Цидильковский И. М.
6 Бесщелевые полупроводники — новый класс веществ.— М.: Наука, 1986.— 240 с., ил. — (Серия «Академические чтения»),
В книге описываются бесщелевые полупроводники, свойства которых благодаря отсутствию щели между зоной проводимости и валентной зоной чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям/ Рассматриваются электронный спектр чистых бесщелевых полупроводников типа серого олова и теллу-рида ртути, влияние примесей (в том числе магнитных)! на их зонную структуру и явления переноса заряда.-] Обсуждаются возможности и перспективы использо-"| вания бесщелевых полупроводников для создания | электронных приборов.
Для физиков, физико-химиков, химиков, инженеров, специализирующихся по физике твердого тела.
ББК 31.233
ПРЕДИСЛОВИЕ
Прочтя заглавие книги, читатель может усомниться: действительно ли бесщелевые полупроводники — новый класс веществ. Казалось бы, о них уже немало писали. Даже в газетах. Но 20 лет тому назад еще не существовало понятия «бесщелевой полупроводник». Термин этот вошел в научный обиход в 1964— 1965 гг., хотя бесщелевое состояние впервые было обнаружено в 1955 г. Чтобы отвечать понятию «новый класс», вещества, которые к нему относятся, должны удовлетворять, по-видимому, четырем (или хотя бы трем из четырех) критериям: 1) специфика свойств этих веществ коренным образом отличает их от известных (в нашем случае — от «нормальных» полупроводников и металлов), 2) с момента открытия этой группы веществ прошло немного времени, 3) степень изученности не такая, о которой в диссертациях любят писать «всесторонне» или даже «полностью», 4) широкая научная общественность недостаточно осведомлена об этих материалах, так как среди публикаций отсутствуют или имеются лишь единичные обзоры и совсем нет монографий. Поскольку в век НТР два десятка лет — немалый срок, можно, строго говоря, утверждать, что в отношении бесщелевых полупроводников справедливы первый, третий и в какой-то мере четвертый критерии (в 1983 г. за рубежом опубликована моногра-
6ГЛАВЛЁЙИЁ
Предисловие
Глава первая
Элементы зонной теории полупроводников...... 9
1. Задача об электронных состояниях в твердых телах..................... 9
2. Приближение сильной связи.......... 12
3. Приближение почти свободных электронов..... 17
4. Эффективная масса. Плотность состояний .... 23
5. Примесные уровни. Статистика......... 30
Глава вторая
Зонная структура бесщелевых полупроводников . . 41
1. Обнаружение бесщелевого состояния...... 41
2. Серое олово.................. 50
Кристаллическая структура.......... 50
Первоначальные зонные схемы......... 53
Инверсная зонная модель........... 56
Экспериментальные подтверждения инверсной
модели.................... 61
3. Халькогениды ртути HgTe и HgSe...... 72
Кристаллическая структура и метод возмущений
Хермана................... 72
Инверсная зонная модель........... 75
Экспериментальные доказательства инверсной зонной модели................... 78
Роль релятивистских эффектов......... 85
Форма энергетических зон вблизи точки k = 0 87
Влияние межэлектронного взаимодействия ... 94 Перестройка зонной структуры под действием
магнитного поля и давления.......... 108
Глава третья
Примеси в бесщелевых полупроводниках....... 125
1. Проблема остаточной концентрации электронов . . . 125
2. Примеси и собственные дефекты в халькогенидах ртути..................... 133
3. Энергия примесных состояний.......... 139
4. Переходы металл—диэлектрик......... 151
5. Переход Мотта в кристаллах «-типа....... 159
6. Влияние компенсации на переход Мотта..... 165
7. «Аномалия» температурной зависимости концентрации электронов............... 174
8. Вымораживание электронов на акцепторы под действием магнитного поля и давления...... 179
9. Низкотемпературные особенности проводимости 188
Минимум проводимости............ 188
Плато на кривых а (Т)............. 195
10. Бесщелевые полупроводники, содержащие магнитные ионы................. 205
Заключение.................... 222
1. Практические применения бесщелевых полупроводников.................... 222
2. Некоторые итоги и перспективы......... 228
Цена: 150руб.
