Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

О СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТ СВЯЗИ В ПРОВОДНИКАХ, ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ

Трубачева А.М. Сироткин О.С.
В литературе приводится много разрозненных данных по свойствам некоторых бинарных соединений [1, 2, 3, 4, 5]. В «Химической энциклопедии» [4, 5] к проводникам приравнивают такие бинарные соединения, как карбиды элементы Fe, Co, Ni, и переходных металлов IV - VII групп, а также CoSb. Цель данной работы - показать, как влияет тип химического взаимодействия на электрическую проводимость соединений.

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 - 10-5Al = 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

  1. Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М.: Высшая школа, 2004.
  2. Физическая химия силикатов учеб. для ВУЗов под ред. чл.-корр. АН УССР А.А. Пащенко. М.: В.Шк. 1986.
  3. Скаков Ю.А. Интерметаллиды. Химическая энциклопедия, т 2, М., БРЭ, 1998 с.478 - 486
  4. Кислый П.С. Карбиды. Химическая энциклопедия, т 2, М., БРЭ, 1998 с.623 - 625
  5. Федоров П.И. Кобальт. Химическая энциклопедия, т 2, М., БРЭ, 1998 с.819 - 822

Библиографическая ссылка

Трубачева А.М., Сироткин О.С. О СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТ СВЯЗИ В ПРОВОДНИКАХ, ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ // Успехи современного естествознания. – 2005. – № 3. – С. 50-51;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8181 (дата обращения: 25.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074