Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 130
Текст из файла (страница 130)
Светодиоды не нуждаются в какой-либо защите от внешней среды и могут выдерживать !00-кратные токовые перегрузки, циклические Полулроводниковые соединения Ао'В" 472 (равд. 20) РАЗ/(ЕЛ 20 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ А!1!В)/ Ю..//. Ильин, И. Г. Пичугин, В. С. Сорокин перегревы до 400'С и сохранять после этого стабильность своих показаний с точностью, лучшей + 1,5 Ж. Кроме того, ояи обладают исключительно высокой радиационной стойкостью, способны выдерживать без изменения своих характеристик воздействия радиации до дозы, равной 1О" см '-'.
Этн свойства позволяют использовать светодиоды в качестве световых эталонов, опорных источников света а измерительных устройствах, а также в аппаратуре специального назначения. Цвета свечения светодиодов перекрывают весь диапазон видимого спектра излучения вплоть до фиолетового, и им кожно управлять либо путем введения различных примесей-активаторов люминесценции в какой-либо политип, например 6Н (см. рис. 19.21), либо путем использаваяия кристаллов различных политнпов. В последнем случае энергии излучаемых фотонов могут изменяться в пределах 0,6 эВ вследствие различий в ширине запрещенной зоны различных политипов.
Как следует из рис. 19.21, только на основе попятила 6Н могут быть изготовлены светодиоды с красным, желтым, зеленым и синим настами свечения путем введения примесей бериллия, бора, скандия и алюминия соответственно. Если же воспользоваться методом, позволяющим получить сине-зеленую люминесценцию в кристалле 6Н-5)С (максимум излучения при 500 нм), то излучение аналогичной структуры в поли- типе ЗС-5)С окажегся красным (максимум около 650 нм), а в политипе 4Н-5!С вЂ” сияим, близким к фиолетовому (максимум иэлуче- 20.1.
ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕДИ Н ЕНИН А!н В" Соединения типа Аш В" являются алмазо- подобными полупроводниками и ближайшими изоэлектронными аналогами кремния и германия. При образовании этих соединений в качестве элемента Ап' выбираютсн В, А1, Са,!и, в качестве элемента Вт — )(, Р, Аз, 55. Другие элементы У группы периодической системы ния при 460 нм). Вводить в кристалл примеси- активаторы люминесценции и формировать р — и-переходы при изготовлении электрол!оминесцентных сгруктур можно всеми известными в полупроводниковой технологии методами: диффузией, эпитаксией, иояной нмплантацией и в процессе роста кристаллов. В настоящее время разработаны весьма эффективные светоизлучающие элементы на основе р — п-переходов, получаемых методом ионной имплантапии алюминия в карбид кремния п-типа.
Максимум спектра для поли- типа 6// лежит в области 510...530 пм (зеленый цвет свечения), яркость составляет 1000 кд/мх при плотности тока 10 мА/ммх. Зависимость яркости от плотности тока ногин лннейна до значения 10 А/см~. Прн ионной имплантации алюминия в политип 4Н получают светодиоды с синим цветом свечения. Путем локального управлении ростом эпитвкснальных слоев за|!киных политипных структур разработаны методы формирования на одной подложке многоцветных электролюминесцентных структур.
На основе поликристаллического карбида кремния изготовляют варисторы, высокотемпЕрвтурные нагреватели, игнитронные поджигатели, волноводные поглотители, э также зеркала для мощных лазеров, излучающих в ИК и УФ частях спектра. На основе пленон аморфного карбида кремния изготовляют светодиоды, солнечные элементы, записывающие среды для электро- фотографии, мишени видиконов. элементов (В! и Т1) не образуют соединений такого типа.
Систематические исследования полупроводников Ап' Вч начаты около ЗО лет назад. К настоящему времени наименее изученными среди них являются ингриды и соединения бора, что связано с технологическими трудностями их получении в виде совершенных объемных монокрнсталлов или эпитаксиальпых слоев. Большинство соединений Ап'В" кристал- Основные физико-хили«вские свойства соединений Аи'Вт 5 20.1] 473 Рис. 20.1. Кристаллические структуры типа сфалерита (и) и вюрцита (б) лизуютси в решетке цинковой обманки кубического (сфалерит) или гексагонального (вюрцит) типа. Элементарные ячейки этих структурных типов показаны на рэс. 20.1. Для обеих решеток характерна тетрагональная координация атомов. Структура сфалерита может рассматриваться как две кубические гранецеитрнрованные ячейки, вставленные одна в другую, смещенные относительно друг друга на четверть диагонали куба и состоящие из одного сорта атомов каждая.
Структура сфалсрита имеет симметрию более низкого порядка, чем структура алмаза, характерная для ковалентных полупроводников бе н 51. Структура алмаза обладает инверсионной симметрией по отношению и любой точке, расположенной посередине между двумя соседиимн атоиами, тогда как структура сфалерита не имеет центра инверсии. Эта особенность приводит к полярности структуры: плоскости (11!) и (11!) образованы раэнороднымн атомами. Поскольку химическая природа металла (Аш) и иеталлоида (Вт) весьма различна, это, в сво!о очередь, вЫзывает различие при росте полярных граней кристалла, травлении и окислении.
(Нруктура вюрцита сходна со структурой сфалерита, только чередующиеся плоскости (111) повернуты на угол 180" вокруг оси (!11(, что выражается в симметрии ромбоэдрической (гексагональной) решетки. Структуру вюрцита можно рассматривать как светавшую из двух вставленных друг в друга гексагональных решеток. Химическая связь в соединениях Аи'Вт носит преимущественно ковалентный харак. тер.
Для этого типа соединений связь хорошо описываетсн в рамках модели донорно-акцеп. торной связи, согласно которой из четырех ковалентных связей три создаются неспаренными валентными электронами атомов Л и В, а четвертая — неподеленной парой т-электронов атомов. При формировании такой связи энергетически выгоден переход двух электронов «донора» на уровень, общий для «донора» и «акцептора». Такая связь отличается от обычной ковалентной только природой четвертой электронной пары Г!ри этом происходит зр»-гибридизация, и четыре электронные пары независимО от их природы стремятсн расптигожиться по углам правильного тетраэдра. В реальных кристаллах такая связь проявляется в образовании между атомами электронных мостиков, в которых максимум электронной плотности смещен в сторону элемента с большей электроотрицательностью.
Это смещение во внешних проявлениях можно рассматривать как ионную долю связи. В зависимости от разности электроотрицительностей элементов Аш н В' доля ионной связи различна, являясь максимальной для ннтридов типа Лш — М. Наличие некоторой ионности связи обусловливает специфику свойств полупроводников А'пВ«. Например октаэдрическая спайность, т. е спайность по плоскостям (111), общая для монаатомиых полупроводников алмазоподобного типа, не является основной для соединений Аш Вт В большинстве случаев здесь обнаруживается спайность по плоскостям (О!1), не связанным электростатическим взаимодействием, поскольку они состоят из разнородных атомов.
С ростом доли ионной связи облегчается скалывание по плоскостям (О! 1). Основные сведения о структуре соединений Аи'Вт приведены в табл. 20.1. Указанные в таблице средние значения микротвердости отражают процесс «металлизации» свнзи в не. которых аналогах по мере возрастания молекулярной массы соединений. Диаграммы состояния — основа угфавляемого синтеза сложных соединений.
Для большинствава соединений А'и В т экспериментальное исследование диаграмм состояния представляет значительные трудности из-за наличия Период идентичности, нм, при 300 К Т р-: лосгь по Моосу Сселлне- нпе Атйч Молеку- лярная масса ПрсстраиТип симметрии спинная группа Плотиос2 ь Мг7му, прп ЗОО К Микротвердость. ГПа Тпп решетки В!Ч' 24,328 а = 0,250399; с = 0,66612 Рб~(ттг Х вЂ” 2 Гексагоиальная О,бч Е43т Р43лг ВЬ! ВР 24,828 41,795 а = 0,3615 а = 0,4537 73 ..100 !О,О 3,488 2,940 Кубическая, сфалерит а = 0,5984; с = 1,1850 95,845 Гексагоиальная „Р2,590 ВА5 85,730 Кубическая, сфалерит а = 0,4777 5,290 19,00 713т Рбзтс ВеА5 А1Х ! 39,830 40,988 Гексагональная Гекслгональная, вюрцит а = 0,6142; с= 1,1892 а=0.3111; с = 0,4978 3,260 7,0 А!Р А!Ал А1ЯЬ Кубическая, сфалерит 57,155 101,890 !43,740 а = 0„545!00 а = 0,566220 а = 0,6! 3550 5,5 5,0 4,8 2,400 3,598 4,213 4,81 3,95 6,10 6,095 а = 0,3! 3880; с = 0,5186 83,728 Рб тс Гексагональная, вюрнит Тат — Р43т Ттл — Рот уал — Р4Зт 4,130 5,317 5,614 а = 0,544950 а= 0,565321 а = 0,609593 9,45 6,50 4.48 100,695 144,630 191,480 сгар СаА5 сгаВЬ Кубическая, сфалерит Š— 2 а=0,3533; с=0.5693 6,880 128,328 145,795 ! 89,730 236,580 1и'Х Рб тс Гексагональная, вюрнит Т,! — Р43т Тат — РВЗт 4 787 5,667 а = 0,586875 а = 0,605840 4,35 3,74 Кубическая, сфалерит 1пр 1ПА5 4,0 Тт Р43, 5,775 2,93 а = 0,647937 1пБЬ ч Поликриствлл.
Толпа 20.А Основвые кристаллокимнческие свойства соелавмвгй АгггВч ч о о Ф о о о к 2 се [5 20.1! Основные физико-химические свойства соединений Аи'В" В) 1Я6 Ат 800 ВОО А5 О ([2 ц4 Цб)кдегм 10 АЪ Ат,бй О 02 04 Обйтдеее(о Оц Ат,ВЬ О 02 04 Об)дд.1,0 1и Я5,5Ь Рис. 20.2 Проекция линии трехфазного равновесия на плоскость Т вЂ” к в системах: А1 — Вч (а). Па — Вч (б) и 1п — В" (е) в их составе легколетучих компонентов Вч (исключение составляют лишь антимониды). Вниду етого для построения фазовых диаграмм соединений такого типа широко используются расчетные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
