Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 131
Текст из файла (страница 131)
методы в сочетании с зкспериментальными сведениями об отдельных разрезах и точках В общих чертах диаграммы состояния имеют эвтектический характер с единственным химическим соединением Ан'ВЧ в бинарной системе А'н — В~'. Полиморфизма не наблюдается вплоть до точки плавления соединения. Эвтектнка часто вырождена со стороны легкоплавкого компонента. На рнс. 20.2...20А приведены проекции линий трехфазного равновесия на плоскости Т-к, р — к и р — Т для некоторых наиболее распространенных соединений типа Аи' Вч. д) 'Рб г 104' 5 2 105 5 2 105 О Ог 04 Обр.деле(О Вц Ан 2 104 О 0,2 04 Одйтйля 10 !и Р Обйтделг(0 АЗ линии трехфазного равновесия на плоскость р — х в системах: 1п — Аз (а) Па — Аз (б) и 1и — Р (е) а) 2 105 5 2 105 5 2 10' 5 2 10 О 02 04 1к Рис. 20.3.
Проекция б) 5 йде 5 2 2)5 5 2 10 Все соединения Ан' В" обладают малой растворимостью собственных компонентов в твердом состоянии. Как правило, введение избытка одного из компонентов в расплав не оказывает влияния на физические свойства соединения. Возможность получения малых концентраций носителей заряда в соединениях АшВч свидетельствует об отсутствии значительных отклонений от стехиометрии. Благодаря атому свойству соединения АШВЧ (за исключением нитридов) просты по механизму легирования и методам получения р — и-переходов. Тем ве менее термодинамический анализ таких бинарных систем показывает, что максимальная точка плавления соединения на кривой ликвидуса несколько отклоняется от точки плавления соединения стехкометриче.
Полупроводниковые соединения Ал'Вт (равд. 20! 476 а) рхз 70з Рр 70в с(4 0,0 08 70 ь2 (4 Аг 7,40 00 00 70 72 740' Рис. 20.4. Проекция аннин трехфазного равновесия на плоскость р — Т в системах: Оа — Аз (а), !и -- Аь (б) и 1и — Р (в) )(т.
Води 70-' 70 "3 70-" 70 л 400 000 000 7000 7200 7400 7000 7( Рис. 20.5. Линии ликвидуса некоторых соединений АшВУ ского состава. Экспериментально установлено, что температурный маиснмум на кривой лнкаидуса системы Оа — Аз смещен от температурного максимума вля стехио~иетрического состава в сторону галлия на 0,005% (ат.); при этом наименьшей концентрацией точечных дефектов обладают кристаллы баАз, вырашенные нэ расплава с содержанием мышьяка 50,5% (ат.). На рис. 20.5 в увеличенном масштабе показана линия ликвидуса некоторых соеднве.
ннй Ан' В". За исключенном антимонидов, все соединения А'нВ" обладают высокой упругоспю пара компонента Вт над расплавом за счет значительной диссоцнации соединений при плавлении. При одинаковой ~емпера~уре давления пара компонентов Аш и В" отличаются на несколько порядков„ поэтому пар над расплавом соединения почти полностью состоит из компонента В'. Упругость диссоциацнн тверлого соединения достаточно точно соответствует давлению пара компонента В'. Температурные зависимости упругости диссоциации некоторых соединений представлены на рис.
20.6. В табл. 20.2 приведены состав и давление пара соединений Ап'Вт при различных температурах Плавление сопровождается аномальным изменением объема. Относительное изменение плотности прн плавлении для рааличных соединений составлнет 7...13 %. Увеличение плотности расплава связано с изменением структуры ближнего порядка в сторону более плотной упаковки по сравнению с твердой фазой. Так, для антимоннда индия экгаериментально установлено значение координатного числа для расплава, равное 6, тогда как для кристалла это число равно 4, что соответствует неплотной упаковке атомов.
Рааличня в структуре ближнего порядка твердой и жидкой фазы определяют большие значения энтропии плавления, характеризуюшей степень разупорндоченности системы в точке фазового перехода. Основные термодинамические характеристики соединений Ап'ВУ приведены в табл. 20.3 и 20.4. Основные физико-химические свойство соединений Ап»Вг (б 20.!) Таблица 20.2. Давление пара соедименнй А»»»Вч яри различной температуре Соелк»и" нне А~»'Вч Температура измереияя Т, К Состав пара Давле- ние р, Па Давление р в тачке плавления Па р=/( — А/Т), Па В ВЫ ВР ВАз А(И 13 700 шг 1867 А! Рг А! Ааг 9,866 11,536 15 065 17 864 А1Р 1,12 1,39 А)Аз А(5Ь ()аЫ 13,33 З,б.
!О 0,133 )Ъаш Рг Р» !Ъгш Азг Аз» Р»ш 5Ь» 5Ь» 1,0. 1О 1,33 ПазЬ 1,0 10 1,О. 1 (п)( 4,05 1Ог Р аш Рг Р» Ааг Аа» 5Ь» 1пР 3 34.10' 1,33 !О 1пАз !пВЬ В соответствии с законом Неймана и Копна св=б/7 яв 50 Дя»/(моль.К), т. е. мольная теплоемкость соединения равна сумме атомных теплоемкостей входящих в него элементов.
Как видно из рис. 20.7, при повышенной температуре теплоемкость соединений АП'Вч изменяется незначительно, и в приближенных расчетах можно пользоваться постоянным значением, равным 50 Дж/(моль.К). Температура Дебая н удельные теплоемкости при комнатной температуре лля большинства соелиненнй указаны в табл. 20.5 (в скобках указана температура измерения). (О бр цб 1 2 3 Рис. 20.7. Температурная зависимость удельной теплоемкости соединений Ап'Вт 18 870 !3 650 12 510 34 500 17 340 19 320 17 060 17 920 22 300 23 000 14 850 21 ЗОО 15 400 09 ЗОО 8000 Зависимость тсплоемкости оттемпературы для большинства соединений представлена на рис.
х0.7. В области температуры выше температуры Дебая наблюдается линейная зависимость вида сг/сг=О,ВВ +0,068 7/О, где 6— температура Дебая; сг — теплсемкость Дюлонга — Пти. Рис. 20.6. Температурные зависимости упругости диссоциацнн некоторых наиболее важных соединений Ап'Вч 18,608 11,906 13,173 27,925 14,876 16,436 18,556 И,486 20,486 26,006 15,326 21,846 16,556 20,656 11,006 2173 1276...
1784 1276...1784 1517 1517 973 1054...1273 973...1073 1350...1678 1324...1469 950...1200 950 ..1200 850...1190 850...1190 900...1350 775...900 775...900 911...1195 911...1!95 800...1100 Полалроаодниковьге соединения А и'В г [равд. 20) 478 го яа о вю 4по пю пап упп воо поа Топо к Рис. 20.8. Зависимость относительного линейною расширения от температуры для некоторых соеди- нений А'пВч Таблица гп.п. Термодинамические константы соединений Ам!В" уаа 4оп аю п(йг юа аап ааа и Рис. 20.9. Температурная зависимость коэффициента теплопронодности соединений Ап'В» Здесь же приводятся значения теплопроаодносгн и температурного коэффициента линейного расширения.
Для многих соединений Ап' В" значение гч блиако к 5. 1О ' К (рис. 2(18). Температурные зависимости теплопроводности некоторых соединений Ап' В" представлены на рис. 20.9 и 20.10. В широком интервале температур приближенно выполняется закон Эйкена, т.е. теплопроводность изменяется обратно пропорционально температуре. Вклад электронной составляющей в теилопроводность при иомнатной температуре в чистых соединениях (И„р„( 10м см з) пренебрежимо мал.
Даже в узкозонных полупроводникак (1пЗЬ, (пдз, ОаЗЬ) электронная составляющая теплопроводности не превь|шает ! ... ...3 % при 300 К. При повышенной температуре в области собственной электропроводносгн аначение теплопроводносги, обусловленной электрппамн Н электрснно-дырочными парами, может иметь тот же порядок, что и фонониая составляющая (например, в 1пВЬ перед плав- Осиозиыс физико-химические свойства соединений А'"Вг 479 а) 0 40 00 120 100 200 К 10 200 400 О(О ЮОО 10ООК Рис.
20.10. Изменение коэффициента теплопроводности арсеиида галлия в области низких (а) и повышенных (б) температур вля различной степени легироваиня образцов 1 — Л1д=б.10ы си ', 2 — 1тд=б.(о" см ', 3 — Мд=б 1Оы см 00 ООО 500 ООО 700 800 000 1000 К Рис. Ю.!!. Изменение коэффициента теплопроводности при плавлении антимонидов индия и галлия пением электронная составляюшая тсплопроводности достигает 00 Уь) .
При увеличении уровня легирования материала наблюдается уменьшение теплопроводности, особенно в области низких температур, что является следствием усиления электронфононного рассеяния (рис. 20ЛО). О) От .д ОО Зля нскоторых соединений Ап'В" исследована теплопроводность в жидком состоянии (рис. 20.11). Все соединения А'иВт при температуре плзвлеиия переходвт в металлоподобиое состояние. Изменение ближнего порядка н характера химической связи сопровождается Полулроводниковые соединения АшВ» [равд.
20! 480 Таблица 20.4. Термодинамические свойства полупроводмиковых соединений Ап'В» Измененне энтвльквн и",— и)вв, Дж/маль Изменение энтропии Уг — 8 вв. Дж/ [мель. К] Изменение эктальпин и', — и'„,, Дж/ Изменение энтраеин о Вг-- Увов. Дж/ (моль.К] Тепла- емкость в„, Дж/ [моль К] Тепла- емкасть св Дж/ (наль К) Соединение ли~В» Температура Т, К Соединение Ап'Вв' Температура Т, К ВАз А]Аз баАз !пА5 АРЗЬ баВЬ (пВЬ 19,73 30,15 32,25 33,80 30,27 49,49 120 34,92 62,50 47.30 49,32 48,06 85,76 51.90 ВЬ] А1 Ь] ба![ 1пр] ВР А1Р баР 1пР 88 91,3 88,8 130 144 0,25 0,34 033 89 23 4647 4814 13,40 13,86 Таблица 20.5. Теплофизическне свойства соединений Ап'В" Тегв- пература плввленнн, ,'С Температурный каэффкннент лннейнага расшире- ния ав.!О", К Сае- линенне Ашп» Теплаем- кость с, Дж/' К Температу- ра Девая ол, К Каэффнннент теплапраеаанастк Х.
Вт/[см. К] 1,000(293) 0,720(298) 0,407 0,733(300) 0,478(400) 1,470[20) 0,80(473) 5...!О 86 10 в(162) 0,50(295) ВЬ], ВЬ]. ВР ВеР ВАз А]Ь] А]Р А]Аз А]ВЬ бар] 3000 2700 2500 2000 2000 2400 2550 1750 1060 1700 598 1700 985(0) 625(0) 747 (300) 588(0) 417(0) 219(20) 600 0,30 (473) 0,90(300) 0,08(300) 0,56 (300) 1,70(расч.) 446(300) 362 [300) 240(300) 420(273) 280(273) 161(273) 1,10 [300) 0,54(300) 0,35(300) 0,67 (300) 0,26(300) О,!8[ЗОО) бар баАз баВЬ 1п5] ]пр 1пдз (пЬЬ 1467 1238 712 12]0 1070 943 525 21,947 (300) 22,860(300) 24,170(300) 32,650 Ы,270 (300) 22,350 (200) В скобках указана температура измерения.
2. Значе- для Е][а, а,=.3,17 [Е![с], ив=7,75 (Е Л с]. чания: 1. приводятся Приме иня аг= — 5,59 изненением всех составных частей теплопроводности. При переходе из твердого состояния в жидкое теплопроводность антимоннда индия увеличивается в три раза, а антимонида галлия — а два раза. При даэьнейшем нагревании расплава теплопроводногть резко падает — 2,90 (!]с) (293) 3,50 (273) 2,10 5,00 4,03(473) 5,20(300) 4,88(300) 5,'59(ЗОО); 3,17(300), 7,75(1 с] (700...900) 5,30(300) 6,00(300) 6,70 (300) 4,75(300) 5,20(300) 5,04(300) и приближается по значению н хараквтру изменения к теплопроводносги металлов.
В этом температурном интервале (на 20...30 К выше точки плавления) примерно выполняется закон Вндемана — бвранпа. Ширина запрещенной 6В; зв Прнведснна» зффаттнвназ мыса всзмс Подсинность р, смз/В.с Диадектрачсская прсннпаеыость Температурное изменение запрещенной зоны, « 104 зВ/К Эффективныйй ионный мрка езф Энеззс- тический переход Соединение АСПВт высоко чсстотвзл асс низкочас- тотная сс злектронов, тьд/юс здектроно в рь дырок нсьд/и С ОК 300 К Непрямой ВН„ 3,85 3,25 5,44 5,2 ВН, .
А)Н О,4З 4.15 5,88 80 З„З9 Прямой з,о 0,19 0,55 0,6(т) 12,3 1пХ 2,2 — 8,3 1,95 0,58 2,2 ВР 0,20 Непрямой 8О зо 2,45 А1Р 0,46 О,1З 9,8 190/2700 4600/23000 120/2000 150/1200 — 4,7 2,34 2,2 0,45 0,35 1О 1,42 1,35 1,46 Прямой 1пр ВАз 0,49 0,077 1,2 12,1 Непрямой — 4,0 2,24 2,16 0,47 А!Аз 0,5 10,9 450 4200 460 690 10,4 — 4,0 1,52 1,43 13,8 0,46 0,068 СвАз 2 1Оз 33 000 1,2. 10з Прямой 0,425 0,356 14,55 — 3,5 1пАз 0,023 200 700 4000 550 3700 1400 — Непрямой 1,70 0,44 — 3,5 11,21 1,62 0,39 — 3,6 0,813 0,70 0,43 ОвйЬ 15,69 Прямой 15,68 78000 0,236 0,18 0,46 0,0135 17,72 Примечания: значения при ЗООК, в . Снмвоз знвменатс лс в скобках озн ле — при 77 К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
