Cложные полупроводники

По применению на первом месте стоят А³ B⁵.Это соединения Аl, Ga, Jn с фосфором, мышьяком, сурьмой и называют их фосфиды, арсениды, антимониды. Тип связи − ковалентно-ионная с небольшой долей ионной связи.

Таблица 3

Параметры	Фосфаты	Арсениды	Антимониды
AlP	GaP	JnP	AlAs	GaAs	JnAs	AlSb	GaSb	JnSb
Tпл, ° С
jз,эВ	2,45	2,26	1,36	2,16	1,43	0,36	1,58	0,72	0,18
mn,	0,008	0,019	0,46	0,028	0,95	3,3	0,02	0,4	7,8
mр,	0,003	0,012	0,015	−	0,045	0,046	0,088	0,14	0,075

В пределах каждой группы с ростом суммарной атомной массы элемента уменьшается Т_пл, твердость материала, растет подвижность и пластичность материала.

Рекордно высокая подвижность у JnSb. У всех полупроводников m n > mp, кроме AlSb. Все соединения, за исключением антимонидов, являются разлагающимися и при нагревании они разлагаются с интенсивным испарением компонента В⁵.Это затрудняет их синтез. Технология получения антимонидов - это простое сплавление компонентов. Монокристаллы получают методом Чохральского, а очистку методом зонной плавки (рис. 1.10).

1 – камера высокого давления.

2 – индуктор.

3 – кварцевый цигель.

4 – Ga

5 – измельченный мышьяк.

6 – кварцевый цигель.

	Рис. 1.10

Для предотвращения испарения летучего компонента используется инертный флюс, который покрывает смесь расплавленных компонентов Аs и Ga. Для нагревания используется высокочастотный индуктор. Чистота получаемого этим методом GaAs определяется чистотой исходных компонентов, которая может быть недостаточно высокой, и это сказывается на качестве получаемого материала. Получение монокристаллического GaAs производится методом подобным методу Чохральского (рис.1.11).

1 – держатель затравки.

2 – монокристалическая затравка.

3 – слиток монокристалического GaAs.

4 – кварцевый контейнер.

5 – ВЧ индуктор или нагреватель.

6 – графитовая оболочка.

7 – расплав поликристалического GaAs.

Над расплавом находится инертный флюс.

	Рис. 1.11

Единственное отличие от метода Чохральского в том, что вытягивание слитка идет из под инертного флюса. При производстве собственного монокристаллического GaAs получают материал, имеющий слабо выраженную р-проводимость, за счет попадания атомов Si из контейнерного материала.

1-подложка GaAs.

2-молекулярный поток.

3-заслонка.

4-тигель содержащие

испаряющие компоненты.

	Рис. 1.12

Для того чтобы устранить этот недостаток GaAs легируют атомами Cr. Хром, создавая глубокие примеси, связывает атомы Si и в тоже время не влияет на проводимость GaAs при легировании. Полученный GaAs называют полуизолирующим, он имеет большое удельное сопротивление 10⁷ Ом*см. При создании интегральных микросхем на основе такого GaAs не создают дополнительные изолирующие области между элементами. Для получения эпитаксиальных слоёв GaAs применяется молекулярно-лучевая эпитаксия (рис.1.12).

Процесс идет в вакууме 10^-7 ÷ 10^-5 Па. Температура ~ 600,800 °C. При нагревании исходных компонентов они испаряются, образуя молекулярные потоки, переносятся на подложку, где конденсируются. Величину молекулярного потока регулируют заслонки. Таким образом можно получить не только эпитаксиальные слои GaAs, но и более сложные структуры, например, тройные соединения Ga(1-Х)AlХ As. Слои могут быть переменными по толщине, составу и структуре. В таких тройных соединениях ширина запрещённой зоны зависит от %-го содержания компонента, от х. GaAs - это полупроводниковый материал, который широко применяется в производстве туннельных диодов, диодов ганна, инжекционных лазеров, полевых транзисторов с диодом Шотки (МЕП транзисторы), гетеропереходных МЕП транзисторов. Эти транзисторы используются в СВЧ диапазоне и на основе GaAs можно получить СВЧ- приборы с частотой 100ГГц. Из сложных полупроводников этой группы перспективным материалом является фосфит индия JnP. С его помощью можно получить приборы, работающие на частотах выше,чем GaAs, несмотря на то, что подвижность электронов GaAs выше, чем у JnP.

V др=μЕ.

Соединения алюминия самостоятельного значения не имеют и они используются при создании твердых растворов сложных полупроводников Ga(1-x)AlxAs.

Cоединения группы А² B⁶

Это соединения Zn, кадмия, ртути с серой, селеном и теллуром (S, Se, Te).

Соединения называются сульфиды, селениды и теллуриды, есть общее название - халькогемиды.

Таблица 4

Параметр	CdS	CdSe	CdTe
Tпл,°K
j з,эВ	2,4	1,8	1,5
mn,
mp,		-

В этих соединениях связь ионно-ковалентная с увеличением доли ионной связи по сравнению с предыдущими соединениями А3В5.

В пределах каждой группы закономерности изменения параметров такие же как в соединении А³В⁵. Все соединения, разлагающиеся при повышенных температурах. Многие имеют проводимость одного типа, независимо от способов соединения и легирования. Наибольшее применение получили в качестве люминофоров и фоторезисторов. Узкозонные полупроводники этой группы применяются в качестве приёмников ИК излучения. Синтез этих соединений идет по реакции обменного разложения в водной среде. К алькогенидам относят также соединения свинца: СS, Se, Te. В этих соединениях преобладает ионная связь. Проводимость этих соединений зависит от стехнометрического состава, а также от примесей. Избыток Pb, а также элементы 3-й и 7-й групп создают проводимость n-типа. Избыток халькогена, а также атомов 1-й группы создаёт проводимость р-типа. Особенностью этих полупроводников является: увеличение ширины запрещенной зоны с ростом температуры.

Таблица 5

Параметры	PbS	PbSe	PbTe
T пл,°К
j з, эВ	0,6	0,55	0,6
mn,
mр,

Применяют как детекторы ИК излучения, производства фоторезисторов, для изготовления термоэлектронных генераторов. При низких температурах возможна излучательная рекомбинация, поэтому применяют для производства инжекционных лазеров.

Соединения А⁴ В⁴

SiC -имеет только ковалентную связь. Отличается высокой твёрдостью (твёрже алмаза). Имеет высокую химическую стойкость. Имеется более 100 политипов соединения карбидов кремния. j з=2,39-3,34 эВ. Приборы на основе SiC работают до t=500° С. Поликристаллический SiC получают из чистого кварцевого песка в электрических печах в атмосфере углерода. Монокристаллический SiC получают методом сублимации. Чистые кристаллы SiC бесцветны. Нарушение состава, а также примеси меняют цвет соединения. При меняются в производстве варисторов и прецизионных светодиодов.

Дата добавления: 2015-10-21