Yarımkeçiricilər - Mühazirə Müəllim: Soltanova Səadət m ü n d ə r I c a t

|
Mühazirə Müəllim: Soltanova Səadət m ü n d ə r I c a t
|
bet | 17/28 | Sana | 11.05.2021 | Hajmi | 1,25 Mb. | | #14498 |
Yarımkeçiricilər - elektrik keçiriciliyinə görə metal və dielektriklər arasında olan maddələr.Yarımkeçiricilər XIX-cu əsrin ikinci yarısından məlum olmasına baxmayaraq, yarımkeçiricilər fizikası kvant mexanikasının və zona (zolaq) nəzəriyyəsinin yaranmasından sonra sürətlə inkişaf etməyə başladı. Bərk cisimlərin metallara, yarımkeçiricilərə və dielektriklərə ayrılmasının elektron mexanizmi və əsas xassələri (elekrtik, optik və s.) bu nəzəriyyəyə əsaslanır. Bərk cismin bütün xassələri nüvələrin kristal qəfəsində öz tarazlıq vəziyyəti ətrafında istilik rəqsi hərəkəti, elektronların qəfəs daxilində hərəkəti və nüvə-elektron sisteminin qarşılıqlı təsiri ilə təyin olunur. Elektronların hərəkəti kvant mexanikasının qanunlarına tabedir. Kvant mexanikasına görə təklənmiş atomun daxilində elektronun enerjisi diskret qiymətlər alır. Belə atomlardan ibarət kristalda hər bir elektrona öz nüvəsinin elektrostatik sahəsindən əlavə qonşu düyünlərdə yerləşən nüvələrin və qalan elektronların yaratdıqları sahə təsir edir. Fəzada periodik olan sahədə elektronun spektri sonlu eni olan enerji zonalarından və bu zonalar arasında mümkün olmayan enerji oblastlarından qadağan olunmuş zonalardan ibarətdir. Diskret atom səviyyələri 1S 2S 2p 3S və s. kristalda uyğun olaraq 1S 2S 2p 3S və c. enerji zonalarına çevrilir. Enerji zonaları bir – birinə olduqca yaxın yerləşmiş enerji səviyyələrindən ibarətdir. Pauli prisipinə görə hər kvant halında spinləri bir – birinin əksinə yönəlmiş yalnız iki elektron ola bildiyindən hər zonada müəyyən sayda (məs., N atomdan ibarət kristalın hər S – tipli zonasında 2N, P- zonasında 6N) elektron ola bilər. Mütləq sıfır temperaturunda elektronlar ən aşağı enerji zonalarını tutur. Xarici elektrik sahəsi tam dolmuş zonadakı elektronların halını dəyişdirə bilmədiyindən bu elektronlar keçiricilikdə iştirak etmir. Keçiricilikdə yalnız tam dolmamiş zona iştirak edir. Elektrik sahəsinin təsiri ilə dolma sərhədində olan elektronlar asanlıqla yaxın enerji səviyyələrinə keçə bilər. Nəticədə elektronların zonada paylanma simmetriyası pozulur və sonlu cərəyan əmələ gəlir. Elektronların zonaları doldurmasına görə kristallar iki sinfə ayrılır: 1) müəyyən sayda ən aşağı zona tam, bir zona yarımçıq dolmuş, bundan yuxarıdakı zonalar isə boşdur, 2) aşağıdan zonaların bir neçəsi tam dolu, qalan zonalar boşdur, birinci boş zona tam dolu zonadan Eg qədər enə malik qadağan olunmuş zona ilə ayrılır. Mütləq sıfır temperaturunda birincici halda kristallar yaxşı keçirici metal, ikinci halda isə izalyator (dielektrik) olur. Xüsusi halda dielektrikin qadağan olunmuş zonasının eni E_g<2ev olduqda sonlu temperaturlarda (T>0) elektronların bir qismi dolu zonalardan boş zonaya keçir. Həmin elektronlar keçiricilikdə iştirak edir və keçirici elektronlar adlanır. T=0 temperaturunda tamam boş qalan, T>0 -da keçirici elektronları olan zona keçirici zona adlanır. T=0 temperaturunda tam dolu, T>0-da qismən boş olan zonaya valent zonası deyilir (şək.1,c). Valent zonasından keçirici zonaya keçən elektronların yeri boş səviyyə kimi qalır. Bu səviyyələr valent zonasının yuxarı hissəsində yerləşir, buna görə də elektrik sahəsinin təsiri ilə valent zonasındakı elektronlar həmin boş səviyyələrə keçir və keçiricilikdə iştirak edə bilir. Valent zonasını dolduran elektronların yaratdığı keçiricilik, sayı valent zonasındakı boş səviyyələrin sayına bərabər, müsbət yüklü (+e) zərrəciklərin (kvazizərrəciklərin) yaratdığı keçiriciliyə ekvivalentdir. Həmin kvazizərrəciklər deşik adlanır. Beləliklə, Eg kiçik olduqda müəyyən temperaturunda dielektrik keçiriciliyə malik olur. Belə dielektriklərə yarımkeçiricilər deyilir, yəni Yarımkeçirici dielektriklərin xüsusi halıdır (E_g<2ev). Eg –nin göstərilən qiyməti şərtidir. Yarımkeçiricinin tipik nümayəndələri Ge və Si-dur. Ge və Si üçün qadağan olunmuş zonanın eni T=0–da uyğun olaraq, Eg=1,21ev - dur... Temperatur artdıqca Eg cüzi azalır. Ən ağır yarımkeçirici Se və Te- dur. İki və üç qat birləşmələrin də yarımkeçirici xassələrə malik olduğu aşkara çıxarılmışdır. Məs: AIIIBV (JnSb, GaAs, GaSb, GaP). AIIBVI (ZnSe, CdTe, HgTe, HgSe), qurğuşunun xalkogenidləri (PbTe, PbSe, PbS), AIIBIVCV2 (ZnSnAs2, ZnSnPr) və s. Şüşəyəbənzər, amorf və üzvi yarımkeçiricilər də məlumdur. yarımkeçiricilər müasir elektrotexnikada, radiotexnikada, optikada və s. tətbiq olunur. Yarımkeçiricilərdə yükdaşıyıcılar keçirici elektronlar və valent zonasındakı deşiklərdir. Keçirici zonada elektronların kvant halı dalğa vektoru (k ⃗ ) ilə təyin olunur. Elektronun enerjisinin dalğa vektorundan asılılığı mürəkkəb funksiyadır və müxtəlif yarımkeçiricilər üçün müxtəlifdir. Lakin keçirici elektronlar keçirici zonanın ən aşağı hissəsini tutduğundan E(k ⃗ ) funksiyasını keçirici zonanın minumum ətrafında sıraya ayırmaqla sadə şəkildə ifadə etmək olar (fərz olunur ki, K=0 nöqtəsində E(k ⃗ ) minumumdur):
2ev>
|
| |