165675 (566401), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Так називане субстрактивне фарбування відбувається під дією променів високих енергій (рентгенівські або - промені) при нормальних або низьких температурах. Поряд із центрами фарбування утворяться й інші дефекти ґрат. При фотохімічному фарбуванні кристал під час його виготовлення сенсибилизуется введенням домішок (наприклад, KC1+KI). За допомогою фотохімічних реакцій при нормальних і низьких температурах можуть утворитися центри фарбування.

Залежно від способу обробки кристалів лужних галогенідів можуть утворитися центри фарбування різної структури. Найпростішим центром фарбування є, F-центр (мал. 10). Іон галогену за рахунок дифузійних процесів витісняється із ґрат і для компенсації відсутніх негативних зарядів заміняється електроном.F-центри утворяться при швидкому охолодженні з високих температур кристалів, пофарбованих по адитивній схемі так, що при цьому інші дефекти практично не виникають. Через присутність F-центрів змінюються характерні абсорбційні властивості. Нижче наведені довжини хвиль для F-центрів у різних лужних галогенідах. Кристал NaCl NaBr KC1 КВг KI

Полоса поглинання F-центрами, А 4650 5400 5630 6300 6850 Поряд із простим F-центром є ще більш складні центри фарбування, які позначаються, як F-, М-, V-, N- і R-центри. F'-центр виникає, наприклад,

Рис. 10. Структурна модель F-центра Рис. 11. Структурна модель R-центра (по Піку): а - просторове (по Піку): а - просторова модель; б -

розташування; б — площина (100) площина (100)

при світловому опроміненні шляхом розкладання двох F-центрів з утворенням аніонної вакансії по реакції 2F >F' + вакансія. Із трьох F'-центров складається R-центр, що зображен на мал. 11. Ці більше складні центри можна одержати, наприклад, за допомогою спеціальних фотохімічних реакцій з F-центрів.

Електронна провідність у напівпровідникових з'єднаннях (провідники n- і p-типу). Кристали нестехіометричного складу можна одержати за рахунок надлишку або недоліку катіонів або аніонів, причому для урівнюваня зарядів з метою досягнення електронейтральності існують різні можливості.

У кристалах Zn і Сd є надлишок катіонів, що утвориться при підвищених температурах внаслідок виділення кисню. При цьому частина атомів цинку «розщеплюється» на Zn²⁺ і квазисвободные електрони (мал. 10.3). Іони цинку й електрони перебувають у міжузлових ґрати. Отже, у цьому випадку надлишок катіонів компенсується електронами. Так на до електрони при накладенні зовнішнього поля є носіями негативних зарядів, цей тип кристалів називають напівпровідниками n-типу.

Іншими напівпровідниками з електронною провідністю є ВеО, ВаО, UзО₈, WO3, Cd, SnО2, МоОз. Електронна провідність напівпровідників може бути також результатом того, що аніони кисню віддаляються із ґрат окисли, іони металу залишаються в ґратах на своїх місцях, а для компенсації зарядів у ґрати впроваджуються електрони.

Недолік катіонів спостерігається в окислів Ni і Сu2О. У цьому випадку заряд відсутніх катіонів компенсується тим, що іони металу переходять у стан з більше високим зарядом: Ni²⁺ - е —> Ni³⁺ і Си⁺ - е —> Си²⁺. Вакансія двовалентного іона нікелю може, таким чином, компенсуватися двома тривалентними іонами.

Місця катіонів з більше високим зарядом, які віддали по одному електроні, називають електронними дефектами або дірками. Причиною утворення електронних дефектів може бути також переміщення електронів при накладенні зовнішнього поля. Цей тип напівпровідників називають напівпровідниками типу р². Іншими напівпровідниками з недоліком катіонів є Fe, Fe, Co, Cu2S, Ag2O, ZrCr2O4

Особливе поводження спостерігається в окису титана нестехіометричного складу (тип решітки NaCl), що залежно від состава можуть виступати як p- і n-напівпровідника. Широка область існування від Ti1.35 до Тi0.6 забезпечує p-провідність при відношенні O/Ti>l й n-провідність при O/Ti

Без зміни числа аніонів і виникнення катіонних вакансій можна одержати напівпровідникові властивості, наприклад, у кристалах Ni, легованих літієм. У нормальних вузлах ґрат перебувають тривалентні, іони нікелю, заряд яких компенсується одновалентним іоном літію. Тоді загальний заряд для пари катіонів Ni³⁺ + Li⁺ дорівнює заряду двох двовалентних іонів нікелю, так що вимога електричної нейтральності виконується. Состав кристала з добавкою Li може бути виражений, таким чином, формулою (Li Ni Ni )0. На противагу окису Ni зі стехіометричним складом, що має блідо-зелене фарбування і є непровідної, матеріал з додаванням Li має чорні кольори й провідність типу р. При 10% (ат.) Li провідність приблизно в 10⁸ разів більше, ніж у нелегованого матеріалу.

Домішкові напівпровідникові кристали. Германій і кремній, елементи IV основної групи Періодичної системи, володіють у чистому виді низькою провідністю. Однак вони здобувають властивості напівпровідників, якщо до них додати елементи III й V основних груп із приблизно однаковим атомним радіусом, тому що в цьому випадку домішковий центр стає электрично активним. Завдяки впровадженню елементів цих груп, наприклад Р, As, Sb (V група), у германії утворяться дефекти, що викликають появу надлишку електронів. При такому заміщенні виходять дефекти донорного типу, тому що надлишковий п'ятий валентний електрон сурми зв'язаний тільки злегка й поблизу домішкового центра утворить протяжна хмара негативного заряду, що охоплює область приблизно в 1000 атомів германія. Тому що вільні електрони є носіями зарядів, то мова йде про напівпровідника типу n.

Контрольні питання

1. Що таке хімічні дефекти кристалічних ґрат, і які бувають типи
   хімічних дефектів?

2. Що таке змішані кристали? Які можуть бути змішані кристали?

3. Які передумови для утворення змішаних кристалів?

4. Приклад зображеної діаграми стану (Си - Ni) [1083 - 1445°С]. Які при
   різних температурах утворяться розплави й змішані кристали?

5. Що відбувається у випадку швидкого охолодження суміші, здатної утворювати змішані кристали?

1. Як впливає температура на здатність системи утворювати змішані кристали?

2. Якими способами можна одержати центра фарбування в безбарвних кристалах лужних галогенідів?

1. Електролітичне фарбування є варіантом, якого способу фарбування?

2. У чому сутність фотохімічного фарбування?

1. Чим обумовлена електропровідність у напівпровідникових кристалах?

2. У якому випадку утворяться напівпровідники з n-провідністю?

3. Приклади кристалів з n-провідністю.

4. Як компенсується недолік катіонів у кристалічних ґратах?

5. Приклади напівпровідників p-типу.

1. Як можна одержати напівпровідникові властивості кристалів, не міняючи число аніонів і катіонів?

2. Як одержують домішкові напівпровідникові кристали на основі Si й Ge?

3. Як утворяться дефекти донорного типу?

4. Як утворяться домішкові центри акцепторного типу?

5. Що таке зроблені змішані кристали?

Характеристики

Список файлов лабораторной работы