В таблице 1 приведены некоторые бинарные соединения, по которым в литературе имеются наиболее полные данные. Указанные соединения разбиты на классы по удельному электрическому сопротивлению и ширине запрещенной зоны. Также в таблице 1 приводятся значения степеней ковалентности, металличности и ионности данных гетероядерных соединений. К сожалению, авторам не удалось найти некоторые данные по свойствам бинарных гетероядерных проводников. По этой причине в таблице приведены данные по гомоядерному проводниковому материалу (алюминий).
Таблица 1. Значения степеней ковалентности, металличности и ионности некоторых гетероядерных соединений, а также их физико-химические свойства
|
Свя-зь |
харак-терис-тика |
СК |
СМ |
СИ |
Плот- ность ρ кг/м3 [1] |
Темпера- тура плав- ления ºC [1] |
Диэлектри- ческая проницае- мость, ε [1] |
Ширина запрещен- ной зоны при 20 ºC, эВ [1, 2] |
Подвижность м2/(В*с) [1, 2] |
Общая характеристика различных материалов [1] |
||
|
электро- нов |
дырок |
Удельное элект- рическое сопро- тивление, ρ |
Ширина запрещен-ной зоны |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
Al |
Про-вод-ник |
44.52 |
55.48 |
0,00 |
2698,90 |
660,24 |
|
|
0 |
|
10-8 - 10-5 (ρAl = 0.028*10-6) |
0 |
|
AlP |
полу-про-вод-ник |
48,62 |
47,51 |
3,87 |
2420,00 |
2550,00 |
9,80 |
2,450 |
0,008 |
0,003 |
10-6 - 10+8 |
0.05 - 3 |
|
GaP |
48,40 |
47,56 |
4,04 |
4130,00 |
1467,00 |
10,00 |
2,200 |
0,019 |
0,012 |
|||
|
InP |
47,92 |
47,66 |
4,42 |
4790,00 |
1070,00 |
12,10 |
1,350 |
0,460 |
0,015 |
|||
|
AlAs |
48,14 |
49,29 |
2,58 |
3600,00 |
1750,00 |
10,90 |
2,160 |
0,028 |
- |
|||
|
GaAs |
47,93 |
49,35 |
2,72 |
5320,00 |
1238,00 |
13,80 |
1,430 |
0,950 |
0,045 |
|||
|
InAs |
47,48 |
49,48 |
3,04 |
5690,00 |
943,00 |
14,55 |
0,356 |
3,300 |
0,046 |
|||
|
AlSb |
46,90 |
52,25 |
0,85 |
4220,00 |
1060,00 |
11,21 |
1,620 |
0,020 |
0,055 |
|||
|
GaSb |
46,72 |
52,35 |
0,94 |
5620,00 |
712,00 |
15,69 |
0,700 |
0,400 |
0,140 |
|||
|
InSb |
46,32 |
52,54 |
1,14 |
5780,00 |
525,00 |
17,72 |
0,180 |
7,800 |
0,075 |
|||
|
SiO |
диэ-лект-рик |
51,734 |
22,340 |
25,926 |
|
|
|
|
|
|
107 - 1017 |
Больше 3 |
Анализ таблицы 1 показывает, что в ряду фосфидов Al, Ga, In уменьшаются значения СК, увеличиваются значения СМ и СИ и соответственно уменьшаются температуры плавления, ширина запрещенной зоны, а также увеличиваются значения диэлектрической проницаемости и подвижности дырок и электронов. Последнее логично увязывается с увеличением степени металличности и уменьшеним ковалентности. Практически аналогичные изменения происходят и в других классах соединений. Так, например, в ряду арсенидов Al, Ga, In уменьшаются значения СК, увеличиваются значения СМ и СИ, уменьшаются температуры плавления, ширины запрещенной зоны, а также увеличиваются значения плотности, диэлектрической проницаемости и подвижности дырок и электронов, последнее связано с увеличением степени металличности. В ряду антимонидов Al, Ga, In уменьшаются значения СК, увеличиваются значения СМ и СИ, уменьшаются температуры плавления, ширины запрещенной зоны, а также происходит увеличение плотности, диэлектрической проницаемости и подвижности электронов, что связано с увеличением СМ, а подвижность дырок увеличивается от AlSb до элементе GaSb, а затем падает.
Данные приведенные в столбцах (12) и (13) таблицы 1 и литературные данные [4, 5] подтверждаются нашими расчетами. Действительно, различие между классами проводниковых, полупроводниковых и диэлектрических соединений определяется соотношением трех компонент химической связи. В первом классе соединений, представителем которого в таблице 1 является алюминий, СК меньше 47% (граничные значения для полупроводников), а СМ - более 54% (граничные значения для полупроводников). В полупроводниках СК и СМ соизмеримы между собой и значительно превалируют над СИ, СК изменяется от 51,72 до 45,07, СМ - от 53,54 до 39,85 и СИ - от 12,69 до 0,85. Что касается диэлектриков, представителем класса которых мы выбрали кремнезем, его степень ковалентности составляет 51,74%, СМ - 22,34 и СИ - 25,93%. Это говорит о том, что чем больше СМ у соединения, тем более он способен проявлять проводящие свойства и наоборот, у диэлектриков эта характеристика составляет наименьшее значение - 22,34%, а ковалентность - наибольшее. Этим и объясняется их полная неспособность проводить электрический ток.
Список литературы
- Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М.: Высшая школа, 2004.
- Физическая химия силикатов учеб. для ВУЗов под ред. чл.-корр. АН УССР А.А. Пащенко. М.: В.Шк. 1986.
- Скаков Ю.А. Интерметаллиды. Химическая энциклопедия, т 2, М., БРЭ, 1998 с.478 - 486
- Кислый П.С. Карбиды. Химическая энциклопедия, т 2, М., БРЭ, 1998 с.623 - 625
- Федоров П.И. Кобальт. Химическая энциклопедия, т 2, М., БРЭ, 1998 с.819 - 822