Основні типи точкових дефектів

Точкові дефекти

Структурні дефекти н/п

Білет 10

1. Поверхня – це дефект.

2. Адсорбований шар.

3. Екситоні стани – які зумовлені тепловим коливанням вузлів ґратки. Час життя екситонів Френкеля [10^-6-10^-9 ]c. Відповідно радіус екситона френклея є більший за радіус Вернеля.

Екситон – збудження електрона діркова пара яка не приймає участі у перенесенні електронного заряду.

У лужноголоїдних кристалах існують екситони Френкеля, у кристалах з ковалентним і змішаним зв’язком домінують екситони Отє – Мотта.

1. Точкові дефекти (суцільні)

2. Двохмірні дефекти [лінійні] (площина, дислокації)

3. Об’ємні дефекти

4. Агрегати

1. Дефекти за Френкелем

2. Дефекти за Шотткі

В бінарних сполук коли є порушення стехіометрії сполуки виникають акцепторні А³, а B³ це донорний виникають за рахунок порушення стехіометрії.

Точкові дефекти сформуванні легуванням. Домішкові впровадження і заміщення.

Домішки заміщення – це коли чужий атом локалізується на місце матричного.

Домішка впровадження – це коли чужий атом локалізується в міжкристалічному просторі.

Дефект Френкеля – це міжвузельний атом і вакансія формують дефект Френкеля.

Дефекти Шотткі – існують в основному на поверхні кристалів і складаються з подвійних вакансій.

Наявність дефектів приводить до строго порушення періодичності кристалічної ґратки і це локальна зміна кристалічної енергії зв’язку, а це означає що в забороненій зоні обов’язково виникає енергетичний рівень, який зумовлений таким порушенням дефекти які можуть передати у зону провідності або інший енергетичний рівень називається дефектами донорного типу формують кристали n – типу провідності. Дефекти які здатні локалізувати електрони із валентної зони або з будь-якої зони називаються дефектами акцепторного р- типу.

Міжвузельний атом і вакансія. Атом і вакансія мають заряд.

У Si вакансії однозарядні і двозарядні

(ф6) (Si) (n): ; ;

Виникає центральна вакансія, характерне є те що, на вакансіях осідають електрони. Двозарядна вакансія у кристалі кремнію є більш імовірна. Дефекти які мають схильність локалізувати на собі електрон це є центр з від ’ ємною кореляційною. Якщо кристал р-типу провідності легований 3-групою хімічних елементів в такому кристалі утворюються нейтральні вакансії або однозарядні вакансії. Енергія активації:

(ф7) однозарядна 150К

двозврядна 70К

Двозарядна вакансія рухається швидше ніж без зарядна тому, що електростатичні сили допомагають рухатись по кристалу.

Енергія утворення ударного дефекту дорівнює 15еВ. Бомбардуюча енергія повинна бути в 2 рази більша. Крім вакансій у кристалах кремнію утворюються бі-вакансії.

Рис 1.

Бі-вакансії локалізують два електрони тоді, як у кристалах р-типу є однозарядна.

Для переміщень вакансій по кристалу потрібно щонайменше градієнт концентрації, градієнт хімічного потенціалу. Потік атомів в сторону зменшення концентрації є пропорційний дифузії і градієнту концентрації.

(ф8) закон Фіка

Отже дифузія зумовлюється переміщенням вакансій, що відбув стрибкоподібно з одного вузла в інший, вданому випадку дифузія є стрибкова.

Виявляється що міжвузельний атом кремнію рухається в кристалі безактиваційно, при температурі 4К, аналогічно в електронній техніці використовується алюміній. Лише алюміній рухається безактиваіційно глибина залягання домішки 0.002 від стелі енергетичного рівня.

(ф9) це дуже плиткий донорний центр.

Домішка Бору має малу енергію активації і буде утворювати центр з малою кореляційною енергією.

Центр з малою кореляційною енергією це - якщо енергію яку потрібно затратити на з’єднання електрону до вакансії. то це і є ЦзВКЕ.

Крім вакансій в кристалах кремнію є кисень він має здатність розчинятись в кремнії максимальна кількість кисню в гратці кремнію:

(ф10)

Кисень може локалізуватися біля вакансії, домішки, міжвузлі. Якщо кисень біля вакансії утворюється дефект з А-центром з глибиною залягання рівня 0.17еВ нижче зони провідності.

(ф11)

Якщо біля вакансії є фосфор то утвориться Е-центр.

Якщо міжвузельний атом кисню утворює цент з акцепторними властивостями.

Особливо цікавими є бінарні сполуки. В ковалентних сполуках А3В5 домішковими атомами заміщення є атоми 2-групи Мендєлєєва, будуть акцепторними. 6-колонка донорні властивості. А особливо цікавими є елементи 4-групи, яка дає і акцепторні і донорні властивості в залежності від атома. Якщо Плюмбум заміщає Індій то буде донор. У кристалах з йонно-ковалентним звязком, Кадмій Тилур, надлишок будь-якої з компоненти приводить до формування типу звязку. Кристали Кадміюй n-типу. Так само, як Купрум 2О завжди р-тип провідності. Особливо цікавою є домішка впровадження буде проявляти донорі властивості Літій.

Кисень буде давати акцепторні властивості, а Літій з малим радіусом локалізується у міжвузлі. Температура активації є теж нижча за азотну температуру, а Кисень завдяки електронній спорідненості буде проявляти акцепторній провідності і буде переводити кристали у р-тип провідності. Елементи 6-групи С2Р4 Залізо Силен Сірка, є домішкою заміщення, яка може формувати два донорні рівні. Тоді, як Водень дисоціює на атоми і ці атоми в кристалі є електро нейтральними. Термо-активаційна особливість полягає в тому що Гермпній н-типу провідності

(ф12)

Термо-акцептори -цеатоми міді які можуть міняти тип провідності кристалу.

Дата добавления: 2015-05-08