Большая Советская Энциклопедия (ПО)
Шрифт:
Рис. 1. Заполнение энергетических зон при абсолютном нуле температуры: а — в диэлектриках; б — в металлах; разрешенные зоны заштрихованы, заполненные зоны или их части заштрихованы дважды.
Рис. 3. Схема энергетических зон Ge; DE — ширина запрещенной зоны, L, Г и D — три минимума зависимости E(р) в зоне проводимости вдоль осей [100] (D и Г) и [111] (L).
Рис. 4. Электронные
Рис. 2. Заполнение энергетических зон в полупроводнике; показаны только валентная зона и зона проводимости; чёрные кружочки — электроны в зоне проводимости, белые — дырки в валентной зоне.
Полупроводники аморфные
Полупроводники' амо'рфные , вещества в твёрдом аморфном состоянии, обладающие свойствами полупроводников (см. Аморфное состояние ). П. а. разделяют на 3 группы: ковалентные (аморфные Ge и Si, InSb, GaAs и др.), халькогенидные стекла (например, As31 Ge30 Se21 Te18 ), оксидные стекла (например, V2 O5 — P2 O5 ) и диэлектрические плёнки (SiOx , Al2 O3 , Si3 N4 и др.).
Энергетический спектр П. а. отличается от кристаллического П. наличием «хвостов» плотности электронных состояний, проникающих в запрещенную зону. По одной из теорий, П. а. следует рассматривать как сильно легированный и сильно компенсированный полупроводник, у которого «дно» зоны проводимости и «потолок» валентной зоны флуктуируют, причём это — крупномасштабные флуктуации порядка ширины запрещенной зоны. Электроны в зоне проводимости (и дырки в валентной зоне) разбиваются на систему «капель», расположенных в ямах потенциального рельефа и разделённых высокими барьерами. Электропроводность в П. а. при очень низких температурах осуществляется посредством подбарьерного туннелирования электронов между ямами аналогично прыжковой проводимости. При более высоких температурах электропроводность обусловлена тепловым «забросом» носителей на высокие энергетические уровни.
П. а. имеют различные практического применения. Халькогенидные стекла благодаря прозрачности для инфракрасного излучения, высокому сопротивлению и высокой фоточувствительности применяются в передающих телевизионных трубках, а также для записи голограмм (см. Голография ). Диэлектрические плёнки применяются также в структурах МДП (металл — диэлектрик — полупроводник).
В системах металл — плёнка П. а. — металл при достаточно высоком напряжении (выше порогового) возможен быстрый (~10– 10 сек) переход (переключение) П. а. из высокоомного состояния в низкоомное. В частности, существует переключение с «памятью», когда высокопроводящее состояние сохраняется и после снятия напряжения (память «стирается» обычно сильным и коротким импульсом тока). Низкоомное состояние в системах с памятью связано с частичной кристаллизацией П. а.
Лит.: Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., М., 1974.
В. М. Любин, В. Б. Сандомирский.
Полупроводники органические
Полупроводники' органи'ческие , твёрдые органические вещества, которые имеют (или приобретают под влиянием внешних воздействий) электронную или дырочную проводимости (см. Полупроводники ). П. о. характеризуются наличием в молекулах системы сопряжения (см. Валентность ). Носители тока в П. о. образуются в результате возбуждения p-электронов, делокализованных по системе сопряжённых связей. Энергия активации, необходимая для образования носителей тока в П. о., снижается по мере увеличения числа сопряжений в молекуле и в полимерах может быть порядка тепловой энергии.
К П. о. относятся органические красители (например, метиленовый голубой, фталоцианины), ароматические соединения (нафталин, антрацен, виолантрен и др.), полимеры с сопряжёнными связями, некоторые природные пигменты (хлорофилл , b-каротин и др.), молекулярные комплексы с переносом заряда, а также ион-радикальные соли. П. о. существуют в виде монокристаллов, поликристаллических или аморфных порошков и плёнок. Величины удельного сопротивления r при комнатной температуре у П. о. лежат в диапазоне от 1018ом xсм (нафталин, антрацен) до 10– 2 ом xсм (ион-радикальные соли, см. рис. ). Наиболее проводящими П. о. являются ион-радикальные соли, на основе анион-радикала тетрацианхинодиметана. Они обнаруживают электропроводность металлического характера. У П. о. с низкой электропроводностью наблюдается явление фотопроводимости .
П. о. обладают особенностями, которые определяются молекулярным характером их структуры и слабым межмолекулярным взаимодействием: 1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, которое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов ; 2) образование носителей тока под действием света связано с распадом экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул; 3) зоны проводимости узки (~0,1 эв ), подвижность носителей тока, как правило, мала (~1 см2 /в xсек ); 4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм. В кристаллах ион-радикальных солей межмолекулярное взаимодействие сильно анизотропно, что приводит к высокой анизотропии оптических и электрических свойств и позволяет рассматривать этот класс П. о. как квазиодномерные системы.
П. о. находят применение в качестве светочувствительных материалов (например, для процессов записи информации), в микроэлектронике , для изготовления различного рода датчиков. Исследование П. о. важно для понимания процессов преобразования и переноса энергии в сложных физико-химических системах и в особенности в биологических тканях. С П. о., в частности с ион-радикальными солями, связана перспектива создания сверхпроводников с высокой критической температурой.
Лит.: Органические полупроводники, 2 изд., М., 1968; Богуславский Л. И., Ванников А. В., Органические полупроводники и биополимеры, М., 1968; Гутман Ф., Лайонс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970.
Л. Д. Розенштейн, Е. Л. Франкевич
Удельное электросопротивление r и энергия активации UА электропроводности органических и неорганических полупроводников.
Полупроводниковая электроника
Полупроводнико'вая электро'ника, отрасль электроники , занимающаяся исследованием электронных процессов в полупроводниках и их использованием — главным образом в целях преобразования и передачи информации. Именно с успехами П. э. связаны, в основном, высокие темпы развития электроники в 50—70-х гг. 20 в. и её проникновение в автоматику, связь, вычислительную технику, системы управления, астрономию, физику, медицину, в исследования космич. пространства, в быт и т.д.