Физические и химические свойства кремния и германия

Кремний (Si) и германий (Ge) - это два основных полупроводниковых материала, которые широко используются в электронике. Рассмотрим их физические и химические свойства:

• Физические свойства:
  • Кремний – это серый кристаллический материал, который обладает высокой прочностью и твердостью.
  • Германий – это также кристаллический материал, но он более хрупкий по сравнению с кремнием.
  • Оба элемента имеют высокую температуру плавления: кремний - около 1414°C, германий - около 938°C.
  • Кремний имеет меньшую плотность (2.33 г/см³) по сравнению с германием (5.32 г/см³).
• Химические свойства:
  • Кремний устойчив к воздействию многих кислот, но реагирует с фтором, хлором и другими галогенами.
  • Германий менее устойчив к кислотам, чем кремний, и легче окисляется.
  • Оба элемента образуют оксиды: SiO2 и GeO2, которые имеют важное значение в полупроводниковой технологии.

Собственная и примесная проводимость элементарных полупроводников

Полупроводники могут иметь собственную проводимость (иногда называют "внутренней") и примесную проводимость:

• Собственная проводимость:

  Это проводимость чистого полупроводника, которая зависит от температуры. При повышении температуры число носителей заряда (электронов и дырок) увеличивается, что приводит к увеличению проводимости.

• Примесная проводимость:

  Это проводимость, возникающая в результате введения в полупроводник примесных атомов, которые могут увеличить число носителей заряда. Примеси могут быть донорными (например, фосфор в кремнии) или акцепторными (например, бор в кремнии).

Способы получения и методы очистки полупроводников

Существует несколько методов получения и очистки полупроводников:

1. Метод плавления:

   Кремний и германий могут быть получены путем плавления кварцевого песка или других соединений с последующим кристаллизацией.

2. Метод зонной плавки:

   Этот метод позволяет получить очень чистые образцы полупроводников. Он основан на движении зоны расплавленного вещества по кристаллу, что позволяет удалить примеси.

3. Метод химического осаждения:

   Используется для получения тонких пленок полупроводников. В этом случае химические реакции приводят к осаждению материала на подложку.

4. Методы очистки:

   Для очистки полупроводников от примесей применяются различные физические и химические методы, такие как кислотные промывания, использование ультразвука и вакуумная дистилляция.

Таким образом, кремний и германий являются важными полупроводниками с особыми физическими и химическими свойствами, которые определяют их применение в электронике. Понимание их проводимости и методов получения и очистки является ключевым для разработки новых технологий.