Samplaí de leathsheoltóirí. Cineálacha, airíonna, iarratais praiticiúla

Is é an ceann is cáiliúla an sileacain leathsheoltóra (Si). Ach seachas dó, tá go leor eile. Is samplaí nádúrtha, ábhair leathsheoltóra cosúil le blende (ZnS), coiprít (Cu ₂ O), Galena (PBS) agus go leor eile. Is ionann an teaghlach de leathsheoltóirí, lena n-áirítear leathsheoltóirí ullmhaithe i saotharlanna, ar cheann de na haicmí is éagsúil na n-ábhar ar eolas ag fear.

Tréithriú na leathsheoltóirí

As an 104 gnéithe den tábla peiriadach bhfuil miotail 79, 25 - nonmetals as ar an 13 dúile ceimiceacha go leor airíonna leathsheolta agus 12 - tréleictreach. Is éard atá Príomh-ghné leathsheoltóra sa mhéid is go bhfuil méadú ar a seoltacht go mór le teocht ag méadú. Ag teocht íseal, iad féin a iompar siad cosúil le inslitheoirí, agus ag ard - mar stiúrthóirí. Tá na leathsheoltóirí difriúil ó mhiotail: méaduithe friotaíocht miotail comhréireach leis an méadú teochta.

Is ea an difríocht ó na miotail leathsheoltóra go laghdaíonn friotaíocht an leathsheoltóra faoi thionchar an tsolais, agus sa dara ceann nach bhfuil an miotail i gceist agat. Chomh maith leis sin ní hionann an seoltacht na leathsheoltóirí nuair a riaradh go méid mhionsáruithe ar eisíontas.

Leathsheoltóirí fáil i measc comhdhúile ceimiceacha le struchtúir criostail éagsúla. D'fhéadfadh gur gnéithe mar sileacain agus seiléiniam, nó comhdhúile dúbailte nós arsainíd ghailliam san. Go leor comhdhúile orgánacha, mar shampla polyacetylene, (CH) _n, - ábhair leathsheoltóra. leathsheoltóirí áirithe thaispeáint maighnéadach (Cd _1-x Mn _x Te) nó airíonna ferroelectric (SbSI). chóimhiotalach eile go leor superconductors bheith (GeTe agus SrTiO _3). Go leor de na atá fionnta go nua superconductors ard-teocht bhfuil céim leathsheoltach miotalach. Mar shampla, tá La ₂ CuO ₄ leathsheoltóir, ach éiríonn an foirmiú an cóimhiotal a bhfuil tSiúr sverhrovodnikom (La _1-x Sr _{x) 2} CuO _4.

a thabhairt téacsleabhair fisice sainmhíniú mar an t-ábhar leathsheoltóra le friotachas leictreach de ó 10 ^-4 go 10 ⁷ ohms · m. B'fhéidir sainmhíniú eile. Leithead an banna forbidden an leathsheoltóra - 0-3 eV. Miotail agus semimetals - ábhar le nialas bearna fuinnimh, agus an tsubstaint inar mó ná sé inslitheoirí W eV dtugtar. Tá eisceachtaí. Mar shampla, tá Diamond leathsheoltóra a forbidden fud crios 6 eV, leath-inslithe GaAs - 1,5 eV. Gan, ábhar le haghaidh feistí optoelectronic sa réigiún gorm, tá leithead banna cosc de 3.5 eV.

an bhearna fuinnimh

bhfithiseáin Valence de adaimh sa laitís criostail roinnte ina dhá ghrúpa de leibhéil fuinnimh - saorchrios, atá suite ar an leibhéal is airde, agus go gcinnfidh an seoltacht leictreach na leathsheoltóirí, agus an banna valence, thíos. Tá na leibhéil, is féidir ag brath ar an siméadrachta an struchtúr laitíse criostail agus adaimh Trasnaigh nó a bheith spásáil óna chéile. Sa chás deireanach tá bearna fuinnimh, nó i bhfocail eile, idir na criosanna banna forbidden.

Tá suíomh agus an leibhéal a líonadh chinnfear de réir na airíonna seoltaí an t-ábhar. De réir an tsubstaint ghné arna roinnt ar an seoltóirí, inslitheoirí, agus leathsheoltóirí. Ní hionann an leithead an banna forbidden an leathsheoltóra 0.01-3 eV, an bhearna fuinnimh an tréleictreach ná 3 eV. Nach bhfuil miotail mar gheall ar an forluí leibhéil bearnaí fuinnimh.

Leathsheoltóirí agus inslitheoirí, i gcodarsnacht leis an miotail, tá na leictreon a líonadh banna valence agus an saorchrios gaire, nó an bhanna seoladh, tá an fuinneamh valence fál amach ó réabfaidh - an chuid sin de fuinneamh cosc leictreon.

I thréleictreacha Níl an fuinneamh teirmeach nó réimse leictrigh diomaibhseach go leor a dhéanamh ar an léim tríd an bhearna, nach bhfuil na leictreoin faoi réir an bhanna seoladh. Tá siad in ann bogadh tríd an laitís criostail agus a bheith iompróirí an sruth leictreach.

Chun fuinneamh an seoltacht leictreach, ba cheart leictreon ar an leibhéal Valence a thabhairt ar an fuinneamh, bheadh go leor chun teacht timpeall ar an bhearna fuinnimh. Ach amháin nuair a bhíonn an méid ionsú fuinnimh nach lú ná an luach na bearna fuinnimh, pas a fháil ó leibhéal leictreon valence ar an leibhéal sheoladh.

Sa chás sin, más mó an leithead na bearna fuinnimh 4 eV, tá leathsheoltóra seoltacht ionradaíochta excitation nó téamh beagnach dodhéanta - nach bhfuil an fuinneamh excitation na leictreon ag an teocht leá go leor chun léim an bhearna fuinnimh tríd an chrios. Nuair a théitear, leánn an criostail roimh an seoltacht leictreonach. Áirítear leis na substaintí dá leithéid Grianchloch (RO = 5,2 eV), Diamond (RO = 5,1 eV), go leor salainn.

Extrinsic agus intreach leathsheoltóra seoltacht

tá criostail leathsheoltóra Glan seoltacht intreach. leathsheoltóirí den sórt sin ainmneacha dílse. Tá an oiread céanna poill agus leictreoin saor in aisce leathsheoltóra intreacha. Nuair a théamh seoltacht intreach na méaduithe leathsheoltóirí. Ag teocht tairiseach, tá coinníoll de mhéid cothromaíocht dhinimiciúil na péirí leictreon-poll a ghintear agus líon na leictreon agus poill recombining, a leanann go buan faoi na coinníollacha sin.

An láthair neamhíonachtaí tionchar suntasach ar an seoltacht leictreach na leathsheoltóirí. Nuair a chuirfear iad ceadaíonn méadú go mór líon na leictreon saor in aisce ag líon beag poill agus cur le líon na poill le líon beag leictreon ar an leibhéal sheoladh. leathsheoltóirí eisíontas - na seoltóirí a bhfuil an seoltacht eisíontas.

Eisíontais atá éasca leictreoin a bhronnadh ar a dtugtar deontóra. D'fhéadfadh neamhíonachtaí Deontóra bheith dúile ceimiceacha leis na hadaimh, na leibhéil valence ina bhfuil leictreoin níos mó ná na hadaimh an t-ábhar bonn. Mar shampla, fosfar agus Biosmat - a neamhíonachtaí deontóir sileacain.

Is é an fuinneamh is gá chun léim leictreoin sa réigiún sheoladh, ar a dtugtar fuinneamh gníomhachtúcháin. leathsheoltóra eisíontas gá a lán níos lú de ná an t-ábhar bonn. Le teas beag nó éadrom freed den chuid is mó leictreoin adaimh na leathsheoltóirí eisíontais. Cuir chlé glacann an adamh poll leictreon. Ach nach bhfuil an recombination poll leictreon ar siúl. Is poll deontóir seoltacht neamhbhríoch. Tá sé seo toisc nach bhfuil méid beag na n-adamh eisíontas a cheadú leictreoin saor in aisce go minic níos gaire don poll agus é a choimeád. Tá leictreoin roinnt poill, ach nach bhfuil in ann chun iad a líonadh mar gheall ar leibhéal fuinnimh nach leor iad.

A eisíontais deontóir breiseán beag roinnt orduithe méadú ar líon na leictreon a dhéanamh ar sheoladh i gcomparáid leis an líon leictreon saor in aisce sa leathsheoltóra intreach. Leictreoin anseo - na hiompróirí is mó muirear adamhach de leathsheoltóirí eisíontas. Tá na substaintí is leis na leathsheoltóirí n-chineál.

Heisíontais a ceangal leictreoin den leathsheoltóra, méadú ar líon na poill ann, ar a dtugtar glacóir. Tá eisíontais glacóir dúile ceimiceacha le líon níos lú de leictreon i leibhéal valence ná an bonn de na leathsheoltóra. Bórón, Gailliam, Indiam - eisíontas glacóir i sileacain.

Is iad na saintréithe an leathsheoltóra ag brath ar a lochtanna struchtúr criostail. Cúiseanna seo an gá atá ag fás criostail an-íon. Na paraiméadair an sheoladh leathsheoltóra rialú ag an Chomh maith dopants. criostail Sileacan dópáilte le fosfar (eilimint foghrúpa V) atá ina deontóir a chruthú sileacain criostail n-chineálach. Le haghaidh criostail le glacóir bórón p-chineál sileacain á riaradh. Leathsheoltóirí chúiteamh leibhéal Fermi a bhogadh isteach i lár an bhearna banna a cruthaíodh ar an mbealach seo.

leathsheoltóirí singil-eilimint

Is é an leathsheoltóra is coitianta, ar ndóigh, sileacain. In éineacht leis an nGearmáin, bhí sé ar an fhréamhshamhail d'aicme mór na leathsheoltóirí a bhfuil struchtúir criostail den chineál céanna.

Tá criostail Struchtúr Si agus GE mar sin de Diamond agus α-stáin ar an gcéanna. Tá sé timpeall ar gach adamh 4 adamh is gaire atá mar teitrihéadrán. Tá an comhordú sin ar a dtugtar ceithre huaire. Criostail tetradricheskoy bonn cruach banna don tionscal leictreonaic agus ról lárnach sa teicneolaíocht nua-aimseartha. Tá cuid de na heilimintí V agus VI den ghrúpa tábla peiriadach freisin leathsheoltóirí. Samplaí den chineál seo de leathsheoltóirí - fosfar (P), sulfar (S), seiléiniam (Se) agus teallúiriam (Te). Is féidir na leathsheoltóirí a adaimh triple (P), disubstituted (S, Se, Te) nó comhordaithe faoi cheathair. Mar thoradh air sin is féidir eilimintí den sórt sin ann i roinnt struchtúir criostalach éagsúla, agus a ullmhú chomh maith i bhfoirm gloine. Mar shampla, Se tar éis fás i struchtúir criostail monoclinic agus trigonal nó mar fuinneog (ar féidir a mheas freisin mar polaiméir).

- Tá Diamond seoltacht teirmeach den scoth, airíonna meicniúla agus optúla den scoth, neart meicniúil ard. Leithead an bearna fuinnimh - RO = 5,47 eV.

- Silicon - leathsheoltóra a úsáidtear i cealla gréine, agus foirm éagruthach, - i tanaí-scannán cealla gréine. Is é an chuid is mó a úsáidtear i gcealla leathsheoltóra gréine, éasca a mhonarú, tá airíonna leictreacha agus meicniúla maith. RO = 1,12 eV.

- Gearmáiniam - leathsheoltóra a úsáidtear sa speictreascópacht gáma-gha, ardfheidhmíochta cealla gréine. Úsáidte sa chéad diodes agus trasraitheoirí. Éilíonn sé a ghlanadh níos lú ná sileacain. RO = 0,67 eV.

- Selenium - leathsheoltóir, a úsáidtear sna coigeartóirí seiléiniam bhfuil le frithsheasmhacht in aghaidh radaíochta ard agus an cumas chun cneasaigh féin.

comhdhúile Dhá-eilimint

Airíonna na n-eilimintí Leathsheoltóirí 3 agus 4 de na grúpaí tábla peiriadach déanta resemble na hairíonna de chomhdhúile 4 ghrúpa. An t-aistriú ó 4 ghrúpa na n-eilimintí a comhdhúile 3-4 GR. Déanann sé cumarsáid i bpáirt mar gheall leictreoin in aisce iompair ionic ó adamh go adamh 3 Grúpa 4 Grúpa. Ionicity athruithe na hairíonna de leathsheoltóirí. Cúiseanna sé le méadú ar an fuinneamh agus ian-ian idirghníomhaíocht bhearna fuinnimh struchtúr banna leictreoin Coulomb. SAMPLA comhdhúile dénártha den chineál seo - antimonide Indiam, InSb, GaAs Gailliam arsainíd, gailliam antimonide GaSb, Indiam foisfíd INP, antimonide alúmanam AlSb, ghailliam foisfíd Bearna.

Méaduithe Ionicity agus a mhéadaíonn a luach níos mó grúpaí i comhdhúile 2-6 gcomhdhúile, mar shampla seiléiníd caidmiam, shuilfíd since, shuilfíd caidmiam, Teallúiríd caidmiam, seiléiníd since. Mar thoradh air sin, an chuid is mó de chomhdhúile 2-6 grúpa cosc banna níos leithne ná 1 eV, seachas comhdhúile mearcair. Mercury Telluride - gan leathsheoltóra bhearna fuinnimh, leath-mhiotal, cosúil le α-stáin.

Leathsheoltóirí 2-6 grúpa le bearna fuinnimh úsáide aimsiú níos mó i dtáirgeadh Léasair agus taispeántais. grúpaí Dénártha 6 2- cumaisc le fuinneamh bearna narrowed oiriúnach do glacadóirí infridhearg. tá comhdhúile dénártha iontu dúile ó ghrúpa 1-7 (CuBr cuprous bróimíd, AGI iaidíd airgead, clóiríd chopair CuCl) mar gheall ar an ionicity ard i gcoitinne bandgap W eV. Déanann siad gan leathsheoltóirí ndáiríre, agus inslitheoirí. Éascaíonn Crystal fás ancaireacht fuinnimh mar gheall ar Coulomb idirghníomhaíocht interionic adamh struchtúrú salann le séú ord, in ionad an chearnach chomhordú. Comhdhúile 4-6 ghrúpa - suilfíd, Teallúiríd luaidhe, stáin suilfíd - mar leathsheoltóirí. Ionicity de na substaintí seo chun cinn chomh maith le comhordú foirmiú sixfold. I bhfad ní ionicity bac ar an láthair tá siad bearnaí banna ceoil an-chúng, is féidir iad a úsáid chun glactha radaíocht infridhearg. Gallium nitride - a grúpaí cumaisc 3-5 le bearna fuinnimh ar fud an, teacht ar iarratas i léasair leathsheoltóra agus dé-óid sholas-astaíoch ag feidhmiú sa chuid gorm den speictream.

- GaAs, Gailliam arsainíd - ar an éileamh i ndiaidh an dara leathsheoltóra sileacain a úsáidtear go coitianta mar substráit do stiúrthóirí eile, mar shampla, GaInNAs agus InGaAs, i infridhearg setodiodah, trasraitheoirí minicíocht ard agus ICS, cealla gréine an-éifeachtach, dé-óidí léasair, brathadóirí de leigheas núicléach. RO = 1,43 eV, a chuireann feabhas ar na feistí cumhachta i gcomparáid le sileacain. Brittle tá, eisíontais níos deacra a mhonarú.

- ZnS, since suilfíd - salann since suilfíd hidrigine leis na criosanna banna forbidden agus 3.54 3.91 eV, a úsáidtear i léasair agus mar fosfair.

- SNS, suilfíd stáin - leathsheoltóra a úsáidtear i photoresistors agus photodiodes, RO = 1,3 agus 10 eV.

ocsaídí

Is iad na ocsaídí miotail b'fhearr Inslitheoirí scoth, ach tá eisceachtaí. Samplaí den chineál seo de leathsheoltóirí - ocsaíde nicile, ocsaíd chopair, ocsaíd cóbalt, dé-ocsaíd chopair, ocsaíd iarainn, ocsaíd europium, ocsaíd since. Ós rud é go bhfuil dé-ocsaíd chopair mar an coiprít mianraí, rinneadh staidéar ar a n-airíonna dian. Níl an nós imeachta do shaothrú an gcineál seo leathsheoltóra fós go hiomlán soiléir, mar sin tá a n-úsáid go fóill teoranta. Is eisceacht ocsaíd since (ZnO), grúpaí cumaisc 2-6, a úsáidtear mar an transducer agus i dtáirgeadh téipeanna greamaitheach agus pláistéir.

An staid athrú mór tagtha tar éis superconductivity amach in go leor comhdhúile copair le hocsaigin. An chéad superconductor teocht ard oscailte Bednorz agus Muller, bhí leathsheoltóra cumaisc atá bunaithe ar La ₂ CuO _4, an bhearna fuinnimh 2 eV. Chur in ionad divalent trivalent lantanam, bhairiam nó strointiam, a tugadh isteach sa iompróirí luchta leathsheoltóra na bpoll. A bhaint amach an tiúchan poll riachtanacha dhéanann La ₂ CuO ₄ superconductor. Ag an am seo, mbaineann an teocht is airde de trasdul chuig an stát superconducting cumaisc HgBaCa ₂ Cu ₃ O _8. Ag brú ard, is é a luach 134 K.

ZnO, tá varistor ocsaíd since a úsáidtear, solas-óid astaithe gorm, braiteoirí gáis, braiteoirí bitheolaíochta, cótaí fuinneoga a léiríonn solas infridhearg, mar sheoltóir i taispeántais LCD agus cadhnraí gréine. RO = 3.37 eV.

criostail layered

comhdhúile Dúbailte cosúil le luaidhe diiodide, seiléiníd ghailliam agus déshuilfíd moluibdín difriúil struchtúr criostail layered. Is iad na sraitheanna naisc chomhfhiúsacha -láidir, i bhfad níos láidre ná an van der Waals bannaí idir na sraitheanna féin. Tá leathsheoltóirí chineál sin suimiúil mar féin a iompar ar an leictreoin i sraitheanna de quasi-déthoiseach. Tá Idirghníomhaíocht na sraitheanna athrú trí thabhairt isteach adaimh taobh amuigh - intercalation.

MnF _2, tá moluibdín disulfide úsáidtear i brathadóirí minicíocht ard, coigeartóirí, memristor, trasraitheoirí. RO = 1,23 agus 1.8 eV.

leathsheoltóirí orgánach

Samplaí de leathsheoltóirí ar bhonn na comhdhúile orgánacha - naftailéin, polyacetylene (CH _{2) n,} anthracene, polydiacetylene, ftalotsianidy, polyvinylcarbazole. tá leathsheoltóirí Orgánach buntáiste ar neamhorgánach: tá siad éasca chun blas an caighdeán atá ag teastáil. Substaintí a bhfuil bannaí comhchuingeach fhoirm bhfuil -C = C-C baint thábhachtach optúla neamhlíneacht agus, mar gheall ar seo, in optoelectronics bhfeidhm. Ina theannta sin, an bhearna banna fuinnimh cumaisc leathsheoltóra orgánach den fhoirmle a athrú athrú go bhfuil i bhfad níos éasca ná sin leathsheoltóirí traidisiúnta. allatróip criostalach fullerenes charbóin, ngraifín, nanafeadáin - chomh maith leathsheoltóirí.

- Tá fullerene struchtúr i bhfoirm dúnta ugleoroda polyhedron dronnach, fiú ar líon na n-adamh. A dópála fullerene C ₆₀ le miotail alcaile transforms sé isteach ar superconductor.

- Tá ciseal aon-adhamach graifíte carbóin déanta, ceangailte i laitíse hexagonal dhá-thoiseach. Tá Taifead seoltacht agus soghluaisteacht leictreon, rigidity ard

- Tá nanafeadáin rolladh isteach i pláta tube graifíte a bhfuil trastomhas de roinnt nanaiméadar. Tá na foirmeacha carbóin gealltanas mór i nanaileictreonaic. D'fhéadfadh a bheith ag brath ar an cúplála mhiotalacha nó leathsheoltóra cáilíochta.

leathsheoltóirí maighnéadach

tá comhdhúile le hiain maighnéadach europium agus do mhangainéis airíonna maighnéadacha agus leathsheolta aisteach. Samplaí den chineál seo de leathsheoltóirí - suilfíd europium, europium seiléiníd agus réitigh soladach, ar nós CD _1-x Mn _x Te. Ábhar an hiain maighnéadach tionchar an dá substaintí léiríonn airíonna maighnéadach nós ferromagnetism agus antiferromagnetism. leathsheoltóirí Semimagnetic - Is deacair réitigh leathsheoltóirí maighnéadach ina bhfuil iain maighnéadach in tiúchan íseal. réitigh soladach den sórt sin a mhealladh ar aird le do chosúlacht agus acmhainneacht mhór na n-iarratas is féidir. Mar shampla, i gcodarsnacht leis na leathsheoltóirí neamh-mhaighnéadach, is féidir leo teacht ar milliún uair níos mó uainíochta Faraday.

ligean do na héifeachtaí láidir magnetooptical na leathsheoltóirí maighnéadach a n-úsáid le haghaidh modhnú optúil. Perovskites, cosúil le Mn _0.7 Ca _0.3 O _3, tá a n-airíonna níos fearr ná aistriú miotail-leathsheoltóra, a bhfuil spleáchas díreach ar na torthaí réimse maighnéadach i an feiniméan na fathach maignéató-friotachas. Déantar iad a úsáid i raidió, feistí optúla, atá á rialú ag réimse maighnéadach, a feistí MICREATHONNACH waveguide.

ferroelectrics leathsheoltóra

Seo criostail chineál arb iad is sainairíonna an láithreacht i gcuid chuimhneacháin leictreacha agus tharla an polarú spontáineach. Mar shampla, tá airíonna den sórt sin mar thoradh ar leathsheoltóirí titanate PbTiO _3, bhairiam titanate BaTiO _3, Teallúiríd gearmáiniam, GeTe, stáin Teallúiríd SnTe, a ag teocht íseal go bhfuil airíonna ferroelectric. Na hábhair a úsáidtear i, braiteoirí piezoelectric optúla nonlinear agus feistí cuimhne.

Tá éagsúlacht na n-ábhar leathsheoltóra

Chomh maith le ábhar leathsheoltóra atá luaite thuas, tá go leor eile nach dtagann faoi cheann de na cineálacha. Comhdhúile de foirmle 1-3-5 ghné ₂ (AgGaS ₂₎ agus 2-4-5 ₂ (ZnSiP ₂₎ foirm a struchtúr criostail chalcopyrite. Téigh i dteagmháil comhdhúile tetrahedral leathsheoltóirí aon dul leo 3-5 agus 2-6 grúpa le since struchtúr criostail blende. Comhdhúile atá mar eilimintí leathsheoltóra 5 agus 6 ghrúpa (cosúil leis Mar ₂ Se _3), - an leathsheoltóra i bhfoirm criostail nó gloine. Chalcogenides de Biosmat agus Antamón úsáidtear i gineadóirí leathsheoltóra thermoelectric. Na hairíonna den chineál seo de leathsheoltóra thar a bheith suimiúil, ach nach bhfuil siad tóir a fuarthas mar gheall ar an t-iarratas teoranta. Mar sin féin, ar an bhfíric go bhfuil siad ann, daingníonn an láthair nach bhfuil fós imscrúdú iomlán ar an réimse na fisice leathsheoltóra.