Физические и химические св-ва Кремния и Германия. Собственная и примесная проводимость элементарных полупроводников. Способы получения и методы очистки полупроводников.

Другие предметы Колледж Полупроводники кремний Германия физические свойства химические свойства полупроводники проводимость примесная проводимость способы получения методы очистки элементарные полупроводники Новый

Физические и химические свойства кремния и германия

Кремний (Si) и германий (Ge) являются основными элементами, использующимися в полупроводниковой промышленности. Рассмотрим их физические и химические свойства:

• Кремний:
  • Физические свойства:
    • Твердое вещество, серого цвета.
    • Плотность: около 2.33 г/см³.
    • Температура плавления: 1414°C.
    • Хорошая прочность и жесткость.
  • Химические свойства:
    • Неактивен при комнатной температуре, но реагирует с кислородом при высоких температурах.
    • Способен образовывать различные соединения, включая карбиды и силикатные минералы.
• Германий:
  • Физические свойства:
    • Твердое вещество, серебристо-серого цвета.
    • Плотность: около 5.32 г/см³.
    • Температура плавления: 938°C.
    • Хорошая проводимость тепла.
  • Химические свойства:
    • Активен, реагирует с кислородом, образуя германий(IV) оксид (GeO2).
    • Образует множество соединений с неметаллами.

Собственная и примесная проводимость элементарных полупроводников

Проводимость полупроводников зависит от наличия свободных зарядов:

• Собственная проводимость:
  • Обусловлена внутренними носителями заряда (электронами и дырками), которые возникают при тепловом возбуждении.
  • У кремния и германия собственная проводимость достаточно низка при комнатной температуре.
• Примесная проводимость:
  • Увеличивается за счет добавления примесей (допирования).
  • При добавлении доноров (например, фосфор для кремния) образуются свободные электроны, что увеличивает проводимость.
  • При добавлении акцепторов (например, бора для кремния) образуются дырки, что также увеличивает проводимость.

Способы получения и методы очистки полупроводников

Существует несколько методов получения и очистки кремния и германия:

• Способы получения:
  • Метод карбидов: получение кремния из кварцевого песка и углерода при высоких температурах.
  • Метод зонной плавки: позволяет получить высокочистый кремний и германий.
  • Метод Czochralski: используется для выращивания монокристаллов.
• Методы очистки:
  • Химическая очистка: использование реакций с кислотами и другими реагентами для удаления примесей.
  • Физическая очистка: фильтрация, центрифугирование и другие механические методы.
  • Электрохимическая очистка: основана на использовании электролиза для удаления нежелательных примесей.

Таким образом, кремний и германий являются важными полупроводниками с уникальными свойствами, которые позволяют их использовать в электронике и других технологиях. Понимание их свойств и методов обработки критически важно для дальнейшего развития полупроводниковой промышленности.