| 8406202 9216 1210 912 1s, GaP, InP, InSb, AlN, BN и др.). Их получают различными методами изготовления монокристаллов как из жидкой, так и из газовой фазы. Синтез и выращивание монокристаллов обычно производят в замкнутых сосудах из высокотемпературных химически инертных материалов, обладающих высокой прочностью, поскольку давление насыщенного пара над расплавом таких элементов, как Р и As, сравнительно велико. Примеси элементов II группы придают этим П. м., как правило, дырочную проводимость, а элементов IV группы - электронную. П. м. этой группы используют в основном в полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах, Ганна диодах, фотоэлектронных умножителях, в качестве плёночных детекторов излучения в рентгеновской, видимой и инфракрасной областях спектра электромагнитных волн.
П. м. типа AIIBVI, из к-рых наиболее широко применяют соединения ZnO, ZnS, CdS, CdSe, ZnSe, HgSe, CdTe, ZnTe, HgTe, получают преим. с помощью химических реакций в газовой фазе или сплавлением компонентов. Удельное сопротивление и тип проводимости этих П. м. определяются не столько легирующими примесями, сколько характерными для них структурными дефектами, связанными с отклонением их состава от стехиометрического (см. Стехиометрия). Использование П. м. этого типа связано гл. обр. с их оптич. свойствами и фоточувствительностью. Поэтому их применяют в фоторезисторах, фотоэлементах, электроннолучевых приборах и приборах ночного видения, модуляторах оптич. излучения (см. Модуляция света) и т. д.
К П. м. относят также нек-рые аморфные стеклообразные халькогенидные системы, напр, сплавы Р, As, Sb, Bi с Ge, S, Se, Те, и оксидные системы, напр. V2O5 - Р2О5 - RxОy, где R - металлы I - IV групп, х - число атомов металла и y - число атомов кислорода в окисле. Их используют гл. обр. в качестве оптич. покрытий в приборостроении.
П. м. в широких пределах изменяют свои свойства с изменением темп-ры, а также под влиянием электрич. и магнитных полей, механич. напряжений, облучения и др. воздействий. Этим пользуются для создания различного родадатчиков.
П. м. характеризуются след. осн. параметрами: удельным сопротивлением, типом проводимости, шириной запрещённой зоны, концентрацией носителей заряда и их подвижностью, эффективной массой и временем жизни. Ряд характеристик П. м., напр, ширина запрещённой зоны и эффективная масса носителей, относительно слабо зависит от концентрации химических примесей и степени совершенства кристаллической решётки. Но многие параметры практически полностью определяются концентрацией и природой химических примесей и структурных дефектов. Некоторые физические свойства важнейших П. м. приведены в таблице.
В электронных приборах П. м. используют как в виде объёмных монокристаллов, так и в виде тонких моно- и поли-кристаллич. слоев . (толщиной от долей мкм до неск. сотен мкм), нанесённых на различные, напр, изолирующие или полупроводниковые, подложки (см. Микроэлектроника). В таких устройствах П. м. должны обладать определёнными электрофизич. свойствами, стабильными во времени и устойчивыми к воздействиям среды во время эксплуатации. Большое значение имеют однородность свойств П. м. в пределах монокристалла или слоя, а также степень совершенства их кристаллич. структуры (плотность дислокаций, концентрация точечных дефектов и др.).
В связи с высокими требованиями к чистоте и совершенству структуры П. м. технология их производства весьма сложна и требует высокой стабильности тех-нологич. режимов (постоянства темп-ры, расхода газовой смеси, продолжительности процесса и т. д.) и соблюдения спец. условий, в частности т. н. полупроводниковой чистоты аппаратуры и помещений (не более 4 пылинок размером свыше 0,5 мкм в 1 л воздуха). Продолжительность процесса выращивания монокристаллов в зависимости от их размеров и вида П. м. составляет от неск. десятков мин до неск. сут. При обработке П. м. в пром. условиях используют процессы резания П. м. алмазным инструментом, шлифовки и полировки их поверхности абразивами, термич. обработки, травления щелочами и кислотами.
Контроль качества П. м. весьма сложен и разнообразен и выполняется с помощью специализированной аппаратуры. Осн. контролируемые параметры П. м.: химич. состав, тип проводимости, удельное сопротивление, время жизни носителей, их подвижность и уровень легирования. Для анализа состава П. м. обычно пользуются оптич., спектральными, масс-спектроскопическими и ак-тивационными методами. Электрофизич. характеристики измеряют т. н. зондо-выми методами или используют Холла эффект. Совершенство структуры монокристаллов исследуют методами рентге-ноструктурного анализа и оптич. микроскопии. Толщину слоев измеряют либо бесконтактными оптич. методами, либо методами сошлифовки слоя.
Лит.: Технология полупроводниковых материалов, пер. с англ., М., 1961;
Таблица некоторых физических свойств важнейших полупроводниковых материалов
Элемет, тип соединения
Наименование материала
Ширина запрещённой зоны, эв
Подвижность носителей заряда при 300К, см2/(в * сек)
Кристаллическая структура
Постоянная решётки, А
Температура плавления, °С
Упругость пара при температу-ре плавления, атм
при 300 К
при 0 К
электроны
дырки
Элемент
С (алмаз)
5,47
5,51
1800
1600
алмаз
3,56679
4027
10-9
Ge
0,803
0,89
3900
1900
типа алмаза
5,65748
937
Si
1,12
1,16
1500
600
5,43086
1420
10-6
a- Sn
-0,08
"
6,4892
IV- IV
а-SiC
3
3,1
400
50
типа сфалерита
4,358
3100
III-V
AlSb
1,63
1,75
200
420
типа сфалерита
6,1355
1050
<0,02
ВР
6
"
4,538
>1300
>24
GaN
3,5
типа вюрт-цита
3,186
(по оси а) 5,176 (по оси с)
>1700
>200
GaSb
0,67
0,80
4000
1400
типа сфалерита
6,0955
706
<4Х10-4
GaAs
1,43
1,52
8500
400
то же
5,6534
1239
1
GaP
2,24
2,40
110
75
"
5,4505
1467
35
InSb
0,16
0,26
78000
750
"
6,4788
525
<10-5
InAs
0,33
0,46
33000
460
"
6,0585
943
0,33
InP
1,29
1,34
4600
150
"
5,8688
1060
25
H-VI
CdS
2,42
2,56
300
50
типа вюртцита
4,16 (по оси а)
6, 756 (по оси с)
1750
CdSe
1,7
1,85
800
типа сфалерита
6,05
1258
ZnO
3,2
200
|
