Впервые обобщены экспериментальные данные о состоянии и поведении амфотер-ных примесей в полупроводниках. Приведена классификация амфотеркых примесей. Рассмотрены теория, прогнозирование состояния амфотерной примеси в элементарных] полупроводниках, соединениях типа AHIjjV и в твердых растворах на их основе. Проанализированы термодинамические характеристики систем полупроводник —' амфотерная примесь: растворимость в жидком и твердом полупроводниках, коэф-i фициенты распределения, давление пара, коэффициенты диффузии и др. Описаны! методы получения полупроводников, легированных амфотерными примесями. Показаны области применения таких материалов.
Для научных работников и специалистов в области материаловедения полупровод<|
шпглт» Ип 1 (К ТвКп ?Q RuAm>M>«« ктжялш-. *>01 «г.».
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .......................................................
Гиава 1. Термодюммп» еввемы полупроаодвшс - амфотерная првмесь (макроскопический по дход)....................................9
1.1. Основные положения.........................................9
1.2. Способы термодинамического описания примесной растворимости в кристалле.................................................15
1.3. Термодинамика носителей заряда в полупроводниках, содержащих амфо-тернуго примесь.............................................20
1.4. Термодинамический анализ растворимости амфотерных примесей в моноатомных полупроводниках...................................25
1.5. Распределение амфотеркых примесей по кристаллохимическим позициям
в моноатомных полупроводниках...............................33
1.6. Распределение амфотерных примесей по кристаллическим подрешаткам
в многоатомных полупроводниках...............................44
1.7. Распределение взаимодействующих амфотерных примесей по кристаллохимическим позициям........................................49
Глава 2. Термодинамика системы полупроводник-амфотерная примесь (микроскопический по дход).................................... 56
2.1. Растворимость примесей в узлах кристаллической решетки полупроводника..................................................... 56
2.2. Межузельная растворимость примесей............................ 60
2.3. Модификация теории Вайзера (межузеяьная растворимость)............ 68
2.4. Модификация теории Вайзера (узельная растворимость) .............. 77
2.5. О теории растворимости примесей в многоатомных полупроводниках..... 84
Глава 3. Эффекты примесной кинетики в полупроводниках...............87
3.1. Энергии миграции амфотерных примесей в полупроводниках...........87
3.2. Микроскопическая теория примесной кинетики амфотерных примесей в полупроводниках...........................................89
3.3. Диссоциативная диффузия примесей в полупроводниках..............101
3.4. Примесные кинетические эффекты в поверхностных слоях.............Ю9
3.5. Рекомбинационные явления в полупроводниках с амфотерными примесями .....................................................Ц4
Глава 4. Амфотерность d-прнмесей в полупроводниках...................ш
4.1. Общие представления о поведении d-примесей в полупроводниках.......Ц8
4.2. Энергетический спектр уровней d-примесей в полупроводниках.........122
4.3. Свойства GaAs
4.4. Свойства GaP(Cr) и InP(Cr>....................................141
4.5. Свойства GaAs
4.6. Свойства кристаллов AH.0VI с приместыо никеля....................149
4.7. Амфотерность экситонов, локализованных на d-примесях в полупроводниках....................................................151
4.8. Примесь кобальта в кремнии...................................157
4.9. Малоизученные амфотерные d-примеси в кремнии...................153
Глава 5. Диссоциативные амфотерные примеси.........................165
5.1 Примесь меди в германии......................................155
5.2. Примесь меди в кремнии......................................174
5.3. Примесь золота в кремнии.....................................т
5.4. Примесь никеля в кремнии....................................193
5.5. Некоторые малоизученные диссоциации амфотерные примеси ..........198
3
Глав* (. Катионiin-tmio«mMK «ыфотервые примеси
лиигиют..........................................,.... 200
6.1. Общие сведения о кагионно-анионных амфотерных примесях в AIUBV 200
6.2. Амфотериые примеси в арсениде галлия...........................206
6.3. Амфотервые примеси в фосфиде галлия...........................222
6.4. Амфотериые примеси в фосфиде индия............................227
6.5. Амфотерные примеси в антимониде галлия.........................232
6.6. Катиояно-анионные амфотерные примеси в других полупроводниковых соединениях...............................................236
Библиографический список..........................................231
ВВЕДЕНИЕ
Термин "амфотерность" происходит от греческого слова "амфо-терос" (ацфОтерОо), что означает двойственный, и широко применяется в химии для обозначения тех оксидов и гидридов, которые могут в зависимости от условий проявлять как кислотные, так и основные, а для элементов - металлические и неметаллические свойства.
Понятие амфотерности применительно к примеси в полупроводниках впервые ввел Данлэп (1955г.) при анализе электрических свойств германия, легированного золотом. Оказалось, что примесь золота проявляет себя и как донор, и как акцептор в одном и том же полупроводниковом кристалле. Такое поведение золота находится в полном соответствии с определением амфотерности элементов, как их способности образовывать и положительные, и отрицательные ионы.
Сразу отметим, что в полупроводниках всегда возможна последовательность двух процессов: ионизации и деионизации, В первом - происходит отрыв электрона, а во втором - его обратное присоединение. Но в результате деионизации примесный центр лишь нейтрализуется, т.е. приходит в равновесное состояние и не меняет знак заряда на противоположный по сравнению с тем, который он приобрел при ионизации. Отсюда видно, что амфотерны-ми примесями будут лишь те, которые до ионизации имели заряд Z0 (чаще всего Z0 = 0), а в результате ионизации в зависимости от условий они могут приобретать заряды Zl = Z0 + IAZI и (или) Z2 = Z0 - IAZI, где IAZI - абсолютное изменение заряда при ионизации (чаще всего IAZI = 1).
По современным представлениям в химии свойством амфотерности могут обладать все элементы, поскольку атомы могут отдавать электроны, но они же, обладая определенным сродством к электрону, способны и присоединять их. Действительно, еще Гельм-гольц высказал мысль (1881 г.), что один и тот же атом может иметь противоположные заряды в разных соединениях. Типичным примером является водород, по-разному заряженный в соединениях LiH и НС1, реакции разложения которых при электролизе описываются как LiH -* Li+ + Н~ и НС1 - СГ + Н*.
Подобных примеров в химии достаточно много. Однако если рассматривать примесную амфотерность в полупроводниках, как свойство данной примеси в одном и том же кристалле, то оказывается, что таких примесей не так уж много, но все же достаточно, чтобы выделить их в самостоятельный класс. В настоящее время все амфотерные примеси можно сгруппировать по кристаллохими-
Цена: 150руб.
