ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Совокупность веществ с чётко выраженными свойствами полупроводников в широком интервале темп-р, включающем комнатную темп-ру Т=300 К, применяющихся для изготовления полупроводниковых приборов.

Все П. м. можно разбить на неск. групп.

1) Элементарные: Ge, Si (и их тв. растворы), углерод (алмаз и графит), В, серое олово, Те и Se. Обладая 4 валентными эл-нами, атомы Ge и Si образуют крист. решётки типа алмаза, где каждый атом имеет 4 ближайших соседа, с каждым из к-рых он связан ковалентной связью. Монокристаллы Ge и Si — осн. П. м. в полупроводниковом приборостроении. Они должны обладать высокой чистотой (содержание посторонних примесей <10-7—10-8%). В них вводят строго дозируемое микроколичество донорных (Р, As, Sb) и акцепторных (В, Al, Ga, In) примесей (легирование). Монокристаллы выращивают методами Чохральского и бестигельной зонной плавки, а также эпитаксиальным выращиванием тонких крист. слоев (от долей до сотен мкм) при кристаллизации из газовой фазы (см. ЭПИТАКСИЯ).

2) Соединения элементов III и V групп периодич. системы — П. м. типа AIIIBV. Связь в крист. решётке носит ковалентный характер с нек-рой долей ионной составляющей. Многие П. м. типа AIIIBV образуют непрерывный ряд тв. растворов — тройных и более сложных . (GaxAl1-xAs, GaAs1-xPx, GaxIn1-xP и т. д.), также являющихся П. м. Монокристаллы AIIIBV получают (из особо чистых материалов) кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере), а эпитаксиальные слои — кристаллизацией из газовой фазы и расплавов — растворов. Типичные легирующие примеси: элементы II группы (Zn, Cd, Mg) — акцепторы и IV и VI групп (Sn, Те, Se, S) — доноры.

3) Соединения типа АIIBVI и AIVBVI, а также их тв. растворы (напр., ZnS, CdS, CdTe, PbTe и др.; см. табл.).

Связь между атомами в П. м. типов AIIBV1 и AIVBVI — ковалентно-ионная; физ. свойства в значит. мере определяются содержанием точечных дефектов, обусловленных отклонением от стехиометрич. состава.

4) Соединения элементов VI группы (О, S, Se, Те) с элементами I—V групп, а также с переходными и редкозем. металлами. Преобладает ионная связь, многие из них обладают ферромагн. или антиферромагн. свойствами (см. МАГНИТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ).

5) Тройные соединения AIIBIVCV2 (CdSnAs2, CdGeAs2, ZnSnAs2 и др.) и тв. растворы на их основе. Часто наблюдается магн. (большинство ферритов) и электрическое (сегнетополупроводники) упорядочение. П. м. явл. также нек-рые в-ва в аморфном и жидком состоянии (см. АМОРФНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, ЖИДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ), а также мн. органич. соединения (см. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ).