Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 120
Текст из файла (страница 120)
1Ом см ', а при дальнейшем росте температуры умеиыпается. Изменение предельной растворимости меди 423 Примеси и лвгирающив элементы в кремнии и германии (э 18.21 а) СС 7400 йупп йбпа 7700 бпа и 10 20 ха сп 50 50 бь 70 00% (пт) гап 6) еа ОО ба 70 бо 50 40 00 20 10)ь(мпс) 700 бао а 1П ба 50 «О аП ба 70 ба 7.
(и ) 1аа бе ае Рис. !8.17. Диаграмма состояния системы кремний — железо (и) и германий — железо (6) в германии в зависимости от температуры изображено на рис. 18.23, и. Из диаграммы состояния системы кремний — серебро (рис. 18.24, и) следует, что эвтектика содерзкит 84,6 % (ат.) серебра и имеет температуру плавлении 830 'С. Растворимость серебра в кремнии пока не установлена. Диаграмма состояний германий — серебро (рис. !8.24, 6) показывает, что в этой системе имеется эвтектика при 651 С, и соответствующая концентрации серебра— 74 Ж (ат.). Максимальная концентрация се- ребра в твердом германии равна 8.!0" см и наблюдается при температуре около 875 'С. Растворимость серебра в германии имеет ретроградный характер (рис.
18.24, 6). В системе сплавов кремний — золото [рис. 18.25, а) наблюдается эвтектическан точка, имеющан температуру плавления 370 С и соответствующая содержанию золота 69 уь (ат.). Максимальная растворимость золота в твердом кремнии определяется концентрацией 5.!О'г см '. Предельная растворимость золота в кремнии как (равд. )8) Элелентпрньм полапроеодиики 424 и) О (О б га гаса 40 ОО 00 ХЗУОмлэ с ггсо ггао Гаво га ВО 40 00 00 70 Оо~огх) ГОО Яь В) 70 го ва ла ва ва 70 00%( ) 00) О 7200 7700 1000 ооо 700 Воа 0 П йе 00% Гпх) 0)а Сп 20 Ва 40 ЮО 00 70 Рис. !8.)8.
Диаграмма состояния системы кремний — кобальт (а) и германий — кобальт (б) функция температуры представлена в табл. (8зй В системе германий. — золото (рис. )8.25, б) имеется эвтектика, плавящаяся при температуре 556 'С и содержащая 73 гге (ат.) золота.
Максимальная концентрация золота в германии при комнатной температуре равна 5 !О'е см Равновесные коэффициенты распределе- ния легируюших примесей в кремнии и германии приведены в табл. )8.5. Температурная зависимость коэффициента диффузии примесей в полупроводнике может быть выражена соотношением 0= ()ь ехр [ — даме(йТ(, где ()е и 5йг е однозначно характеризуют скорость диффузии примеси в полупроводнике; й — постоянная (6 18.2) Примеси и легиррюи(ие элементы е нремнии и германии 425 а) 'С 7070 7000 770 .1 100 61 Рис. 18.!9.
Диаграмма состояния системы кремний — никель (и) и германий — никель (б) 000 Обб 'С 700 6Ю 070 700 О Ю 20 ЗО 40 60 бб 66 б) 10 70 60 40 60 'С 70 О 70 20 60 60 60 б йе Рис. 18.20 Температурная зависимость предельной растворимости никеля в твердом германии 70 60'/ (па) Гбб иь 66 70 ОРЯюес.) бб Таблица 16.4.
Предельная растворимость железа и валата в кремнии при разной температуре Элементарные оолуороводнико (раза. !о! а! ОО ОО ОР 76 ОП 65 Оп~покос)ОО еп апп Фгпп рпао ОПО 7ОР Опо аппп зпа По Лп Оо 'А (атп Си йе рис. !6.21, диаграмма состояния системы кремний — медь (а) и германий — медь (б! ООО О го 67 ОО Оо Оп Оп Уп бъ 7ь(от.! 7ПП Ои (9 18.2) Примеси и легиррнггцие элементы е кремнии и гернании 427 гУОО 1ООО ООО а) Ои" З 4 Ок Таблица 10.5. Равновесные кизффипиеиты распределения примесиых злемеитпв в кремнии и гермаиии Группа перищги- ческоа системы элементов Ревиоытиый коэффиаиеит распределение Элемент з германик в кр ниии 1 5.10 ь 3 10 1!О'' ! ° !О 1.1О 17,2 1 ° 10 ! ° 10 !Π— ь 4 1О 2.
ГО 4. 10 3-10 ! АЙ !0 10 6 б 1 ° 10' 0,3 4-10 1-10 5 1О 2.10 — э 0,33 0,35 0,30 4.10 ' 2 1Π— г 1 ° И) 0,12 4-10 310' 410 к Кз!О ' 10 0,5 10,5 10 1О 4 1 ° 10 ' 1 АЙ !0 5 10" "' 1 10 5.10 е 10 700 650 900 920 96 8 10 0 965 '0 1.10 — 4 Рпс. 18.22. Темперотуриая заваскмосгь ирь дельной растворимости мсьгп и твердом крем иии 10' боо бба Таа 750 600 ббо аоа '0 Рис. !8.23. Температурные зависимости предельной растворимости в твердом гермаиии меди (а) и серебра (б) Сп Ао 13 Лд Хп В Л) Сга 1п Т! 5п Се Р Аз 55 В) Та Ч О 5 Мп Со 53 Ре Р! (Ч ! 1 1 ! И Ш Ш 1И 1И И! 1Ч !Ч Ч Ч Ч и Ч Ч Ч! Ч) ЧИ ЧИ! 'ЧИ! ЧИ) ЧШ Ч! [равд. !8) Элементарные полупроводники а) В)габпвп бП Еа 70 уб ВВ Вб О ОП Пблбиаа.) Рис.
18.24. Диаграмма состояния снстгны кремний — серебро 1а) и германий — серебро [б) Г400 1300 б), 12000 ОП пп 700 ба баа 400 ба гпа О 10 га ба 40 Ва 60 70 баууег)77) йсг оз Ап 1000 Паа ппа 700 Таблица !а.б. Значения энергетических и технологических параметров в кремнии н германии Кремнии Оз, см'/с Германий 03, смх/с скор нл» акцептор Примесь Л7мзх си аФ, 3, эВ Фтзз, СМ ав„.з, эв 4,60 3,14 2,50 2,48 2,42 2,42 Кбо.
!О 3 3. 10'3 1 !043 2 !О'з 4, !043 5. 1043 62. П) — з 1,10 0,18 2,50 2,80 0,13 1,90. 10 10,00 2.10'2 5. 10'3 Ьп Ац Со рй Д, Л Л 3 1,120 !.10 4 5. 1043 0,90 0,80 по циклотронному резонансу. Зона проводимости кремния имеет шесть эквивалентных минимумов, находящихся в точках, расположенных в кристаллографических направлениях )100) и соответствующих значениям волнового числа К, равным 0.8 К .„„где К ., — значение волнового числа, соответствующее границе зоны Бриллюэна в указанных направлениях. Поверхности постояцной энергии зоны проводимости для значений волнового вектора К в окрестности Больцмана; Т вЂ” температура, К.
В табл. !8.6 уКаЗаНЫ ЗиаЧЕНия 773 И ЛР'ыэ дпи НЕ- которых примесей в кремнии и германии. 183. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ (лруктура энергетических зон кремния была определена путем сопоставления теоретических исследований с результатами опытов В Л) См !п Т! Р Аз 55 В! 0 Мп Ре Сц Еп А Л А А Л Д Д Д Д Д Д Л Л 3,690 3,470 3,500 3,900 3,900 3,690 3,690 3,900 4,650 0,625 0,869 О,! 88 10,5 8,О 3,6 !6,5 16,5 10,5 0,32 5,6 1036 2,3.! 0 ! ° П744 7.
10'3 П)зз ! !03 ! ПУ7 1022 ! !О" ! 10ы 1 ° 10" ! ° 10' ! ° )а' 3. 1О'3 1 10" 6. 10'3 1,80. 10' 0,45 2,50 6,30 4,00 ! . 1023 2 П)24 7. ПР3 3 1О'4 ! 1Оа 1. 1023 2. 11)23 ! ° 10" Электрические и оптические свойство кремния и еермоиил ]918.3] а) «ОО эугОО тйОО ХОО О й) ОО М! 4О М ОО 7О ОО7 /пт) тОО Зь йи Ф 19 уп УО 4О ОО ОО тй ОО ОО 99 ОО'йм .
О 1ООО ООО ООО 7ОО УОО Рис. !3.25. Йиаграмма состоянии системы кремний —. золото ]п) и германий — золото (б) минимумов представлиют собой зллипсоиды вращения с осями, ориентированными вдоль направления ]!00]. Отношения эффективаых масс электрона в кремнии к массе свободного электрона составляют: продольной тс/т=093ч«004; поперечной тг/т= =0.19~0,01, «омической» т,/т=0,26, «плотности состояний» сы/т=ЗЗ. Анизотропии эффективных масс электронов в кремнии юс/юг»и 5 1.
Максимум энергии валентной зоны находится в центре первой зоны Бриллюэна, в нем волновой вектор равен нулю. Однако зоны вырождены, что приводит к значительному усложнению структуры. В первом приближении поверхности постоянной энергии представляют собой две сферы, каждая из которых соответствует скалярной эффективной массе. Большая эффективная масса относится к «тяжелым» дыркам и составляет 0,49сь Меньшая эффективная масса характеризует «легкие» дырки и равна 0,16сь Поверхности постоянной энергии не являются идеальными сферами. Спинорбитальное расщепление, характеризуемое энергией 0,035 эВ, снимает трехкратное вырож- [равд.
18) Элементарные полупроводники [1001 [444 0 Рис. 18.26. Энергия как функция волнового вектора К для направлений [11!) и [!00) в кремнии [а) и германии 16) электронов и дырок в кремнии как функций волнового вектора показаны на рис. !8.26, а. Зона проводимости германия имеет четыре эквивалентных минимума, которые расположены у границы зоны Брнллюэна в кристаллографическом направлении [!!!). Поверхности постоянной энергии зоны проводимости как функции волнового вектора К в окрестности минимумов представляют собой эллипсонды вращения с осими симметрии, ориентированными вдоль направлений [11!) .
Отношения эффективных масс электрона к массе свободного электрона т в германии составляют: продольной тс/т = 1,64~ +.О,ОЗ; поперечной тг/т=0,082~0,03, «омнческой» т,/т=0,12 н «плотности состояний» т«/т=022. Коэффициент анизотропин эффективных масс тс/юг=20. Максимум энергии валентных зон расположен при нулевом значении волнового вектора, т. е.
в центре первой зоны Бриллюэна. При этом зоны вырождены, что усложняет многие явления. Поверхности постоянной энергии могут быть в перном приближении представлены в виде двух систем сферических поверхностей, каждая нз которых соответствует скалярной эффективной массе; тогда носителями заряда в ва. лентной зоне будут «тяжелые» и «легкие» дырки. Это было подтверждено эксперимен- денис валентных зон прв нулевом волновом векторе. Эффектнвнаи масса дырок при этом соответствует 0,246т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
