9.1 Приготування легованих аморфних
9.2 Приготування діоксиду кремнію з рисового лушпиння. 28
10. Застосування аморфних напівпровідників ........................ 29
Ми живемо в епоху, коли всі успіхи технічної електроніки в значній мірі пов'язані з застосуванням кристалічних напівпровідників. Чудеса сучасної напівпровідникової техніки засновані на глибокому знанні фізичних властивостей монокристалічних матеріалів і на добре апробованих металлофізіческіх методах управління їх властивостями. Аморфні напівпровідники, якщо все відоме про кристалічних напівпровідниках розглядати як відправну точку, відкривають нові напрямки дослідження.
В останні роки роботи по аморфним напівпровідників виходять зі стадії суто академічних досліджень. Зараз вже досить ясно вималювалися основні практичне використання таких матеріалів. Халькогенідні аморфні напівпровідники - це оптичні елементи інфрачервоної техніки, безсрібні фотографічні середовища з високою роздільною здатністю, матеріали для ксерографии і фоточутливі шари відіконов. Аморфні плівки кремнію та інших матеріалів типу A IV - це фотоприймачі для видимої області спектра, перетворювачі сонячної енергії, мішені безвакуумних плоских телевізійних передавальних трубок. Серед подібного роду додатків найбільший інтерес представляють фотоперетворювачів сонячної енергії на аморфному кремнії.
1. Визначення аморфного напівпровідника
Аморфний стан легше визначити, сказавши, чим воно не є, ніж сказавши точно, що це таке. Аморфні напівпровідники НЕ кристалічні. У них немає дальнього порядку в розташуванні складових їх атомів. Але це не означає, що аморфні напівпровідники повністю невпорядковані в атомному масштабі. Локальні хімічні вимоги забезпечують майже строго фіксовану довжину зв'язків і в меншій мірі обмеження кутів між зв'язками в найближчому оточенні даного атома. На відміну від аморфних металів в аморфних напівпровідниках немає щільної упаковки атомів, вони складаються з атомів, пов'язаних ковалентними зв'язками, що утворюють відкриту сітку з кореляцією положень атомів до третього або четвертого найближчого сусіда. Близький порядок безпосередньо відповідальний за спостереження напівпровідникових властивостей, таких, як краю оптичного поглинання і активаційний механізм електропровідності.
Аморфні матеріали слід відрізняти від полікристалічних матеріалів. Полікристалічні напівпровідники складаються із зерен, кожне з яких містить періодичну сітку атомів і оточене межзеренное, або граничними атомами. Чим менше зерна, тим більше відношення числа атомів поверхневого шару до числа періодично розташованих внутрішніх атомів. При дуже малих розмірах зерен відмінність між поверхневими і внутрішніми атомами зникають, і уявлення про мікрокристалів з певною областю періодичного розташування атомів втрачає сенс. Хоча і були спроби моделювання аморфних напівпровідників мікрокрісталлітамі, зараз прийнято вважати, що сіткові моделі більш адекватні. Однак в деяких напівпровідниках можуть існувати мікрокластерів з некристаллического матеріалу.
Як синонім слів «аморфний» або «некристалічний» часто використовується термін «стеклообразний». Але в деяких випадках «стеклообразний» може означати цілком певну термодинамічну фазу. Існування склоподібного стану з певною температурою склування було продемонстровано для деяких халькогенидов, але це не відноситься до аморфним напівпровідників з тетраедричних зв'язками. Халькогенідні скла можна отримувати з напівпровідникового розплаву шляхом швидкого охолодження (гарту) до температур, що лежать нижче температури склування. Загартування ж кремнію і подібних йому напівпровідників з розплаву в загальному випадку не може бути виконана з швидкістю, достатньою для заморожування атомів в аморфному стані. Як правило, виникає полікристалічне стан.
Аморфні напівпровідники, які не можуть бути приготовлені безпосередньо з розплаву, зазвичай отримують у вигляді тонких плівок за допомогою різних способів осадження атомів таких, як напилення в вакуумі, іонну розпилення, хімічне осадження парів, полум'яне розкладання газів або електроосадження. Іноді застосовується іонне бомбардування кристалів, в результаті якої виникає аморфний шар.
Приготований матеріал вважається аморфним, якщо на рентгенограмах і електрограми спостерігаються дифузійні кільця, а не різкі брегговскіе кільця або окремі плями, характерні для полікристалічних і монокристалічних твердих тіл. Хоча суміші аморфних і кристалічних матеріалів можуть існувати, безперервний перехід від одних до інших, мабуть, неможливий. Перетворення аморфного матеріалу в кристалічний відбувається в результаті утворення зародків і їх подальшого зростання, а не в результаті однорідної перебудови атомної структури [1].