Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Институт энергетики и автоматизированных систем
Кафедра Электроники и микроэлектроники
Курсовая работа
по дисциплине: «Материалы и элементы электронной техники»
На тему: «Аморфные полупроводники и приборы на их основе»
Выполнил: студент гр. АНБ-14-2
Михайлицын А.С.
Проверил: к.т.н., и.о. доцента
Суспицын Е.С.
Магнитогорск 2016
Содержание
Введение 2
1. Определение аморфных полупроводников 3
2. Структура аморфных полупроводников 4
3. Стеклообразные полупроводники 6
4. Зонные модели 7
4.1 Модель Коэна – Фрицше – Овшинского 7
4.2 Модель Дэвиса – Мотта 7
4.3 Модель поляронов малого радиуса 8
5. Практическое применение аморфных полупроводников и приборы на их основе 8
Заключение 12
Список литературы 13
Введение
В электроники в основном использовались кристаллические полупроводники. В современном мире большое внимание, наряду с кристаллическими, проявляется к аморфным проводникам. Они позволяют открыть новые направления исследований. Их физические свойства представляют большой научный и практический интерес. Например, материалы для ксерографии, аморфные халькогенидные полупроводники, они используются как оптические элементы инфракрасной техники, преобразователи солнечной энергии на аморфном кремнии, в частности элементы солнечных батарей. Для изготовления аморфных твердых тел используются более простые и дешевые методы, чем для выращивания монокристаллов, из-за их слабой чувствительности к посторонним примесям.
1. Определение аморфных полупроводников
Аморфные полупроводники – это аморфные вещества, имеющие свойства полупроводников. Они не являются кристаллическими. В аморфных телах отсутствует дальний порядок в расположении составляющих их атомов, присутствует только ближний. Дальним порядком называется строгая периодичность повторяемости в пространстве одного и того же элемента структуры (атома, группы атомов, молекулы). Ближним порядком называется согласованность в расположении соседних частиц. В аморфных полупроводниках в отличие от аморфных металлов не имеется плотной упаковки атомов. Они состоят из атомов, которые связаны ковалентными связями.
По составу и структуре аморфные и стеклообразные полупроводники делятся на халькогенидные, оксидные, органические, тетраэдрические.
Некристаллические материалы, полученные охлаждением расплава, называются стеклами.
Оксидные кислородсодержащие стекла получают сплавлением оксидов металлов с переменной валентностью, таких как, V2O5-P2O5-ZnO. Оксиды металлов, которые образуют эти стекла, имеют одновременно не менее двух разновалентных состояний одного и того же элемента. Это и обусловливает их электронную проводимость.
Халькогенидные стекла получают из полупроводникового расплава методом быстрого охлаждения, так называемой закалки. Закалка кремния и других подобных ему полупроводников не может быть выполнена из расплава, так как недостаточна быстрота замораживания атомов в аморфном состоянии.
Аморфные полупроводники, которые не могут быть изготовлены из расплава, как правило, получают в виде тонких пленок путем различных осаждений атомов таких, как напыление в вакууме, иное распыление, плазменное разложение газов или электроосаждение. Возможно применение ионной бомбардировки кристаллов, после которой возникает аморфный слой. Примером веществ, полученных в аморфном состоянии путем напыления, являются германий Ge, кремний Si.
Материал считается аморфным, когда на его электронограммах и рентгенограммах наблюдаются диффузные кольца, а не отдельные пятна или резкие брегговские кольца, которые характерны для поликристаллических или монокристаллических твердых тел.