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.

Ярымүткәргес булып тыйылған зона киңлеге электрон-вольт (эВ) булған кристалдар тора. Мәҫәлән, алмаз — киң зоналы ( тирәһе), ә индий арсениды (арсенид индия) — тар зоналы () 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 —  AIIIBV 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  AIIIBV

Түбәндәге берләшмәләр киң ҡулланыла:
AIIIBV
 InSb, InAs, InP, GaSb, GaP, AlSb, GaN, InN
AIIBV
 CdSb, ZnSb
AIIBVI
 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdTe, HgSe, HgTe, HgS
AIVBVI
 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 (AIBIIIC2VI, AIBVC2VI, AIIBIVC2V, AIIB2IIC4VI, AIIBIVC3VI).

 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.

AIIIBV 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 AIIIBV Параметры  AlSb  GaSb  InSb  AlAs  GaAs  InAsТемпература плавления, К1333998798187315531218Постоянная решётки, Å6,146,096,475,665,696,06Ширина запрещённой зоны ΔE, эВ0,520,70,182,21,320,35Диэлектрическая проницаемость ε8,414,015,9 —  —  —Подвижность, см²/(В·с):электронов50500060 000 — 400034000Индия арсенид // Химическая энциклопедиядырок15010004000 — 400460Показатель преломления света, n3,03,74,1 — 3,23,2Линейный коэффициент тепловогорасширения, K-1 — 6,9·10-65,5·10-65,7·10-65,3·10-6 —

 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
 AlxGa1-xAs
 InGaAs, InxGa1-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
 Pb1-xSnxTe легированный Mn2+
 GaAs легированный Mn2+
 ZnO легированный Co2+
 Антиферромагнетики
 Теллурид европия, EuTe
 Селенид европия, EuSe
 Оксид никеля, NiO

 Иҫкәрмәләр 

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