жидкие полупроводники

ЖИДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ - расплавы с электронным механизмом электропроводности а, у к-рых s<10⁵См.м^-1 при комнатной темп-ре и растёт при повышении темп-ры. Расплавы с s/5 .10⁵ См.м^-1 относят к жидким металлам, с s= (1-5).10⁵См.м^-1 - к жидким полуметаллам, s<10⁸ См.м^-1- к жидким диэлектрикам. Граница между этими группами веществ условна. Однако появление полупроводниковых свойств связано с перестройкой электронного спектра и образованием в нём области с низкой плотностью состояний, в к-рой электронные состояния локализованы (см. ниже). Ж. п. открыты А. Ф. Иоффе и А. Р. Регелем в нач. 50-х гг. В отличие от электролитов (s<10²См.м^-1), в них проводимость является не ионной, а электронной. В этой связи Ж. п. наряду с жидкими металлами наз. электронными расплавами. Ж. п. из-за отсутствия дальнего порядка относятся к числу неупорядоченных систем. В них доминирует ковалентная связь. Поэтому пространств. распределение потенциала (потенц. рельеф) для электрона формируется гл. обр. локальной конфигурацией атомов, т. е. определяется ближним порядком и не является периодическим. Высокая проводимость мн. Ж. п. обусловлена тем, что хаотич. компонента потенциала невелика. Ж. к. образуются при плавлении кристаллич. ковалентных полупроводников, если сохраняются ковалентные межатомные связи (Se, соединения типов А₂^IВ^VI, A^IIB^VI, A^IIIB^VI, A₂^IIIB₃^VI, A^IVB^IV, A₂^VB₃^VI и др.). В этом случае плавление сопровождается уменьшением, либо незначит. ростом электропроводности и уменьшением плотности. Однако в ряде случаев в процессе плавления твёрдого полупроводника происходит разрушение ковалентных связей, изменение ближнего порядка и резкое увеличение концентрации электронов проводимости, приводящее к переходу в металлич. состояние (Ge, Si, соединения типов A^IIB^V, A^IIIB^V, A₂^IIB^IV и др.). В этом случае электропроводность резко (1-3 порядка) возрастает при одноврем. увеличении плотности и координац. числа. Резкое увеличение концентрации электронов проводимости обусловливает аномально высокое значение энтропии плавления. Температурная зависимость электропроводности Ж. п. в широком интервале темп-р описывается выражением:

s = s₀ ехр (- DE/2kT),

где s₀ - медленно изменяющаяся ф-ция Т; DE - практически постоянная энергия активации проводимости. Роль запрещённой зоны, обусловливающей активац. характер проводимости, играет область энергии вблизи минимума плотности состояний в энергетич. спектре электронов. При достаточно глубоком минимуме в его окрестности формируется зона почти локализованных состояний с малой подвижностью (псевдощель). Ж. п. имеют высокие значения термоэдс ,к-рая уменьшается с темп-рой. При этом постоянная Холла, как правило, отрицательна (см. Холла эффект ).Ж. п. в основном мало чувствительны к примесям и практически нечувствительны к радиац. воздействиям. Однако в ряде случаев (TI₂B^VI и др.) наблюдается заметное влияние отклонений от стехиометрии и нек-рых примесей на электрич. свойства, что позволяет говорить о возможности их легирования. Вязкость Ж. п. уменьшается при повышении темп-ры, особенно вблизи Т_пл. В нек-рых Ж. п. (Se, Sb₂S₃ и др.) обнаружен т. н. эффект переключения - появление отрицательного дифференциального сопротивления в сильных электрич. полях и возникновение релаксац. колебаний, управляемых параметрами цепи. Ж. п. перспективны как термоэлектрич. и радиотехнич. материалы. Ряд Ж. п. (халькогениды Сu и особенно сплавы Cu₂S-Cu₂Te) отличается повышенными значениями дифференц. термоэдс, что при высоких темп-pax (>1500 К) делает их перспективными как материалы гетерофазных термоэлементов. Кроме того, они могут использоваться для радиационно стойких высокотемпературных термисторов и переключателей. Лит.: М о т т Н., Д э в и с Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., 2 изд., т. 1-2, М., 1982; Катлер М., Жидкие полупроводники, пер. с англ., М., 1980; Регель А. Р., Глазов В. М., Физические свойства электронных расплавов, М., 1980; их же, Закономерности формирования структуры электронных расплавов, М., 1982; Полтавцев Ю. Г., Структура полупроводниковых расплавов, М., 1984. В. М. Глазов.

   <<      Предметный указатель      >>