Ярым үткәргес

Ярымүткәргестәр — үҙҙәренең сағыштырма үткәреүсәнлеге менән үткәргестәр һәм диэлектриктар араһында торған материалдар, үткәргестәрҙән сағыштырмаса үткәреүсәнлегенең ҡушылдыҡтар концентрацияһына, температураға һәм төрлө нурланыштарҙың тәьҫиренә бәйле булыуҙары менән айырылалар. Ярымүткәргестәрҙең үҙенсәлеге — электр үткәреүсәнлегенең температура артыу менән арта барыуы.

Ярым үткәргес
Ҡайҙа өйрәнелә	semiconductors chemistry[d]
Ярым үткәргес Викимилектә

Монокристаллический кремний — полупроводниковый материал, наиболее широко используемый в промышленности сегодня.

Ярымүткәргес булып тыйылған зона киңлеге электрон-вольт (эВ) булған кристалдар тора. Мәҫәлән, алмаз — киң зоналы (6 эВ тирәһе), ә индий арсениды (арсенид индия) — тар зоналы (0,35 эВ) ярымүткәргес. Бик күп химик элементтар- ярымүткәргес (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк һәм башҡа), шулай уҡ күп кенә ҡушып иретелгән һәм химик ҡушылма (галлий арсениды һәм башҡа) матдәләр.

Саф кристалл рәшәткәһендәге башҡа химик элементтың атомы — химик ҡушылма (мәҫәлән, кремний кристалында атом фосфор, бор атомы һәм башҡа) тип атала. Ҡушылма атом электронын кристалға биреүе (кремний кристалында фосфор атомы), йәки алыуына (бор) ҡарап, ҡушылма атомдарҙы донор, йә иһә акцептор тиҙәр. Кристалл рәшәткәһендәге ниндәй атом урынын алмаштырғанына, ниндәй критсаллографик яҫылыҡҡа урынлашыуына ҡарап, ҡушылдыҡтың үҙенсәлеге үҙгәрә ала.

Ярымүткәргестәрҙең үткәреүсәнлеге температураға ныҡ бәйле. Температура абсолют нулгә яҡынайғанда ярымүткәргестәр диэлектриктар үҙенсәлегенә эйә була.

Физик үҙенсәлектәре һәм ҡулланыу

Ярым үткәргестәрҙең физик үҙенсәлектәре металл, йәки диэлектриктар менән сағыштырғанда яҡшыраҡ өйрәнелгән. Быға күп төрлө башҡа матдәләрҙә күҙәтелмәй торған эффекттар булышлыҡ итә , улар тәү сиратта ярым үткәргестәрҙең зоналы структура төҙөлөшө менән һәм тыйылған тар зонаһы булыуы менән бәйле. Әлбиттә, ярым үткәргестәрҙе өйрәнеүгә төп стимул булып, ярым үткәргес приборҙар һәм интеграль микросхемалар эшләп сығарыу тора. Был тәү сират та саҡматашҡа (кремний) , тағы башҡа (Ge, GaAs, InP, InSb) кеүек берләшмәләргә ҡағыла.

Саҡматаш — тура зоналы булмаған ярым үткәргес, оптик үҙенсәлектәре фотодиодтар һәм ҡояш батареяларын эшләү өсөн файҙаланыла , ләкин уны яҡтылыҡ сығанағы итеп эшләтеү бик ауыр. Бында тура зоналы ярым үткәгестәргә бер ни етә алмай — A^IIIB^V тибындағы берләшмәләр, улар араһында яҡтылыҡ диодтары (светодиодтар) һәм ярымүтәргес лазерҙар эшләүҙә ҡулланылған GaAs, GaN.

Ысын ярым үткәргес абсолют нуль булған температурала, үткәреүсәнлек зонаһында бәйһеҙ таратыусыларҙан айырмалы , үҙен диэлектрик кеүек тота . Легирлау ваҡытында ситуацияның үҙгәреүе мөмкин (вырожденные полупроводники).

Технологтарҙың саф матдәләр алыу мөмкинлектәре бар, шуға күрә Авогардо һаны өсөн яңы эталон эшләү мәсьәләһе ҡалҡа.

Ярым үкәргестәр исемлеге

ярым үткәргестәрҙе бер нисә төргә бүлеп йөрөтәләр:

• ябай ярым үткәргес материалдар — химик элементтар: бор B, углерод C, германий Ge, кремний Si, селен Se, сера S, сурьма Sb, теллур Te и йод I. Германий, кремний һәм селен үҙ аллы киң ҡулланыла. Ҡалғандар легирлау өсөн ҡушылма , йәки ҡатмарлы ярым үткәгес материалдар компоненттары итеп ҡулланыла;
• ҡатмарлыярым үткәргес материалдар төркөмөнә ике, өс, йәки унан да күберәк химик берләшмәләр инә. Ике элементтан торған ярым үткәргес материалдар бинар, химияла ҡабул ителгәнсә, ҡайһы компоненттың металл үҙенсәлектәре әҙерәк сағылһа, шуның исемен йөрөтә. Шулай итеп, составында мышьяк булған бинар берләшмәләр, арсенид,көкөрт  — сульфид, теллур — теллурид, углерод — карбид исемдәрен йөрөтә. Ҡатлаулы ярым үткәргес материалдарҙы берләшмәнең компоненттары Д.И.Менделеев элементтарҙың периодик системаһындағы ҡайһы төркөмгә инә, шул төркөм һаны буйынса йыялар , һәм латин алфавитындағы хәрефтәр менән билдәләйҙәр (A — беренсе элемент, B — икенсе һ.б.). Мәҫәлән, бинар берләшмә - индий фосфиды InP A^IIIB^V

Түбәндәге берләшмәләр киң ҡулланыла:

A^IIIB^V

• InSb, InAs, InP, GaSb, GaP, AlSb, GaN, InN

A^IIB^V

• CdSb, ZnSb

A^IIB^VI

• ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdTe, HgSe, HgTe, HgS

A^IVB^VI

• PbS, PbSe, PbTe, SnTe, SnS, SnSe, GeS, GeSe

шулай уҡ ҡурғаш , аҡ ҡурғаш, германий, кремний окиселдары, һәм феррит, аморф былалар һәм башҡа бик күр берләшмәләр (A^IB^IIIC₂^VI, A^IB^VC₂^VI, A^IIB^IVC₂^V, A^IIB₂^IIC₄^VI, A^IIB^IVC₃^VI).

Күрһәтелгән бинар берләшмәләрҙең күбеһенең  нигеҙендә уларҙың ҡаты растворҙарын алып була : (CdTe)x(HgTe)1-x, (HgTe)x(HgSe)1-x, (PbTe)x(SnTe)1-x, (PbSe)x(SnSe)1-x и других.

A^IIIB^V берләшмәләре, башлыса, ныҡ юғары йышлыҡта эшләгән электрон техника изделиелары эшләүҙә ҡулланыла.

AIIBV берләшмәләрен күренеүсе өлкәләр люминофорҙар, светодиодтар,  Холл  датчигы, модуляторҙарҙа ҡулланалар.

AIIIBV, AIIBVI и AIVBVI-  яҡтылыҡ сығанаҡтарын һәм ҡабул итеүселәрен, нурланыш  индикаторҙарын һәм модуляторҙарын эшләгәндә  ҡулланалар .

Окислы ярым үткәргес берләшмәләр фотоэлементтар, юғары йышлыҡлы индуктивлыҡ турайтҡыстары һәм үҙәктәре итеп ҡулланалар.

Физические свойства соединений типа A^IIIB^V

Параметры	AlSb	GaSb	InSb	AlAs	GaAs	InAs
Температура плавления, К	1333	998	798	1873	1553	1218
Постоянная решётки, Å	6,14	6,09	6,47	5,66	5,69	6,06
Ширина запрещённой зоны ΔE, эВ	0,52	0,7	0,18	2,2	1,32	0,35
Диэлектрическая проницаемость ε	8,4	14,0	15,9	—	—	—
Подвижность, см²/(В·с):
электронов	50	5000	60 000	—	4000	34000
дырок	150	1000	4000	—	400	460
Показатель преломления света, n	3,0	3,7	4,1	—	3,2	3,2
Линейный коэффициент теплового расширения, K-1	—	6,9·10-6	5,5·10-6	5,7·10-6	5,3·10-6	—

группа IV

• собственные полупроводники
  • Кремний — Si
  • Германий — Ge
  • Серое олово — α-Sn
• составной полупроводник
  • Карбид кремния — SiC
  • Кремний-германий — SiGe

Группа III-V

• 2-компонентные полупроводники
  • Антимонид алюминия — AlSb
  • Арсенид алюминия — AlAs
  • Нитрид алюминия — AlN
  • Фосфид алюминия — AlP
  • Нитрид бора — BN
  • Фосфид бора — BP
  • Арсенид бора — BAs
  • Антимонид галлия — GaSb
  • Арсенид галлия — GaAs
  • Нитрид галлия — GaN
  • Фосфид галлия — GaP
  • Антимонид индия — InSb
  • Арсенид индия — InAs
  • Нитрид индия — InN
  • фосфид индия — InP
• 3-компонентные полупроводники
  • Al_xGa_1-xAs
  • InGaAs, In_xGa_1-xAs
  • InGaP
  • AlInAs
  • AlInSb
  • GaAsN
  • GaAsP
  • AlGaN
  • AlGaP
  • InGaN
  • InAsSb
  • InGaSb
• 4-компонентные полупроводники
  • AlGaInP, InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP
  • AlGaAsP
  • InGaAsP
  • AlInAsP
  • AlGaAsN
  • InGaAsN
  • InAlAsN
  • GaAsSbN
• 5-компонентные полупроводники
  • GaInNAsSb
  • GaInAsSbP

Группа II-VI

• 2-компонентные полупроводники
  • Селенид кадмия — CdSe
  • Сульфид кадмия — CdS
  • Теллурид кадмия — CdTe
  • Оксид цинка — ZnO
  • Селенид цинка — ZnSe
  • Сульфид цинка — ZnS
  • Теллурид цинка — ZnTe
  • Теллурид свинца — PbTe
• 3-компонентные полупроводники
  • CdZnTe, CZT
  • HgCdTe
  • HgZnTe
  • HgZnSe

Группа I-VII

• 2-компонентные полупроводники
  • Хлорид меди, CuCl

Группа IV-VI

• 2-компонентные полупроводники
  • Селенид свинца, PbSe
  • Сульфид свинца, PbS
  • Теллурид свинца, PbTe
  • Сульфид олова, SnS
  • Теллурид олова, SnTe
• 3-компонентные полупроводники
  • PbSnTe
  • Tl₂SnTe₅
  • Tl₂GeTe₅

Группа V-VI

• 2-компонентные полупроводники
  • Теллурид висмута, Bi₂Te₃

Группа II—V

• 2-компонентные полупроводники
  • Фосфид кадмия, Cd₃P₂
  • Арсенид кадмия, Cd₃As₂
  • Антимонид кадмия, Cd₃Sb₂
  • Фосфид цинка, Zn₃P₂
  • Арсенид цинка, Zn₃As₂
  • Антимонид цинка, Zn₃Sb₂

Башҡалар

• • CuInGaSe
  • Силицид платины, PtSi
  • Иодид висмута(III), BiI₃
  • Иодид ртути(II), HgI₂
  • Бромид таллия(I), TlBr
  • Иодид меди(II), CuI₂
  • Дисульфид молибдена, MoS₂
  • Селенид галлия, GaSe
  • Сульфид олова(II), SnS
  • Сульфид висмута, Bi₂S₃
• Разные оксиды
  • Диоксид титана, TiO₂
  • Оксид меди(I), Cu₂O
  • Оксид меди(II), CuO
  • Диоксид урана, UO₂
  • Триоксид урана, UO₃

Органические полупроводники

• Тетрацен
• Пентацен
• Акридон
• Перинон
• Флавантрон
• Индантрон
• Индол
• Alq3

Магнитные полупроводники

• Ферромагнетики
  • Оксид европия, EuO
  • Сульфид европия, EuS
  • CdCr₂Se₄
  • GaMnAs
  • Pb_1-xSn_xTe легированный Mn²⁺
  • GaAs легированный Mn²⁺
  • ZnO легированный Co²⁺
• Антиферромагнетики
  • Теллурид европия, EuTe
  • Селенид европия, EuSe
  • Оксид никеля, NiO

Әҙәбиәт

• Ян Тауц Фото- и термоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Издательство иностранной литературы, 1962, 256 с.
• Ян Тауц Оптические свойства полупроводников. М.: Мир, 1967, 74 с.