RSS

Полупроводникови материали. Германий (Ge)

Полупроводниковите материали по химически състав са прости (елементарни) и сложни. Простите материали са химическите елементи бор В, въглерод С, германий Ge, силиций Si, селен Se, сяра S. В полупроводниковата микроелектроника основно се използват Ge и Si, а останалите намират приложение като легиращи добавки или компоненти в сложни съединения. Сложните полупроводникови материали са химически съединения, включващи 2, 3 или повече елемента. Те се обозначават според номера на групите в периодичната система на елементите и буквите от латинската азбука.

Германий

Той е открит през 1886г. от Винклер. В периодичната система се намира в IV група между силиций и калай. Кристалната му решетка е кубична, подобна на тази на диаманта. При топене на Ge ковалентните връзки се разрушават и обемът на разтопения Ge намалява с 5,5%.

Физико-химични свойства

Германият е светлосиво вещество с метален блясък. Притежава висока твърдост, крехкост и високо собствено съпротивление. Температурата му на топене е 937°С. Той е устойчив при стайна температура. При нагряване до 600-700°С се окислява до получаване на висшия оксид GeO2, който е слабо разтворим във вода. Поради това обстоятелство Ge не може да се използва за изготвяне на планарни прибори. Ge е устойчив към HCl и разредена HNO3. Разтваря се в основи, като към тях се прибави H2O2. При стайна температура ширината на забранената зона на Ge е 0,72eV. Подвижността на електроните е 3900cm2/V.S. Подвижността на дупките е 1800cm2/V.S. Специфично съпротивление – 60?.cm.

Добиване

Германият е силно разсеян елемент, затова и получаването му става от отпадъчни продукти:

  • Остатъчните продукти на цинковото производство;
  • При преработка на медно-оловно-цинкови руди;
  • От коксуващи се въглища;
  • Вторични суровини – отпадъци при производството на германиеви пластини и пробори.

Обикновено се извлича течност GeCl4, кипяща при 83°С, която се подлага на дълбоко очистване чрез ректификация. GeCl4 се хидролизира от GeO2, чрез редукция на Н2 при температура 650-700°С в пещи от графит.

Изготвяне на полупроводникови прибори

За изготвяне на полупроводникови прибори се използва Ge с определени свойства – концентрация на въведените примеси и степен на съвършенство на кристалната структура. Легирани германиеви монокристали се получават чрез зонно топене. За получаване на Ge с n-тип проводимост се използват арсен и антимон, а за р-тип проводимост – индий и галий. Прост донор е и литият. Нежелателен примес е медта, тъй като много бързо дифундира в материала и влияе върху времето на живот на неосновните токоносители. От Ge се изработват диоди, транзистори, магниточувствителни прибори, фотоприемници. В редица случаи приборите на Ge основа показват недостатъци – високи обратни утечни токове, ниски стойности на собственото съпротивление и не позволяват изготвянето на прибори с високо входно съпротивление.

Още нещо, което може да Ви е интересно:

Tags: , , , ,

Friday, January 21st, 2011 at 11:58 AM • Eлектроника, ММЕ, производство, ТУ София • RSS 2.0 feed • leave a response or trackback

Leave a Reply