Атом - германий
Cтраница 3
 |
Ковалентная связь между атомами германия [ IMAGE ] - 4. Плоскостная схема кристаллической решетки германия. [31] |
Внешние оболочки атомов германия или кремния имеют 4 валентных электрона. Пространственная кристаллическая решетка германия или кремния состоит из атомов, связанных друг с другом валентными электронами. Как видно, вокруг каждой пары атомов движутся по орбитам 2 валентных электрона, показанных на рисунке жирными точками. [32]
При замещении атома германия атомом индия, имеющим три валентных электрона, они вступят в ковалентную связь с тремя атомами германия, а связи с четвертым атомом германия будут отсутствовать, так как у индия нет четвертого электрона. Восстановление всех связей возможно, если недостающий четвертый электрон будет получен от ближайшего атома германия. Но в этом случае на месте электрона, покинувшего атом германия, ПОЯВИТСЯ дырка, которая может быть заполнена электроном из соседнего атома германия. [33]
Ковалентная связь атомов германия или кремния схематически показана на рис. 21.2, где пространственная решетка условно изображена плоской. [34]
При замещении атома германия индием возникают связи лишь с тремя атомами, а с четвертым - связь оказывается нарушенной. Для заполнения этой связи атом индия захватывает один из электронов, образующих валентную связь в кристалле, и дополняет свою внешнюю оболочку четвертым электроном; для этого требуется незначительная энергия - 0 011 эв. Возникновение дырки не сопровождается появлением свободного электрона. Атом индия приобретает отрицательный заряд, но этот заряд не может являться носителем. [35]
При замещении атома германия атомом индия, имеющим три валентных электрона, они вступят в ковалентную связь с тремя атомами германия, а связи с четвертым атомом германия будут отсутствовать, так как у индия нет четвертого электрона. Восстановление всех связей возможно, если недостающий четвертый электрон будет получен от ближайшего атома германия. Но в этом случае на месте электрона, покинувшего атом германия, появится дырка, которая может быть заполнена электроном из соседнего атома германия. Процесс последовательного заполнения свободной связи эквивалентен движению дырок в полупроводнике. Таким образом, примесь индия повышает дырочную проводимость кристалла германия. [36]
При замещении атома германия атомом индия, имеющим три валентных электрона, они вступят в ковалентную связь с тремя атомами германия, а связи с четвертым атомом германия будут отсутствовать, так как у индия кет четвертого электрона. Восстановление всех связей возможно, если недостающий четвертый электрон будет получен от ближайшего атома германия. Но в этом случае на месте электрона в атоме германия появится дырка, которая может быть заполнена электроном из соседнего атома германия. Процесс последовательного заполнения свободной связи эквивалентен движению дырок в полупроводнике. Таким образом, примесь индия повышает дырочную проводимость кристалла германия. [37]
Валентные электроны атома германия в основном состоянии имеют конфигурацию 4s24p2, но в соединениях германия эти электроны занимают / 03-гибридные орбнтали, образуя четыре одинаковые связи с тетраэдрическим расположением в пространстве. [38]
Молекула центросим-метрична, атом германия имеет октаэдрическую координацию, гемопорфиразиновая часть плоская в пределах 0ОЗА. Такое соотношение периметров объясняется наличием более коротких: расстояний С-N 1.274 А в комплексе германия. Можно предположить, что в этом комплексе степень делокализации меньше, чем в молекулах фталоцианинов. [39]
 |
Зонная диаграмма и схема связей в германии, легированном мышьяком. [40] |
В случае замещения атома германия в узле решетки трехвалентным атомом примеси, например индия, одна из связей с ближайшим атомом германия остается незаполненной. Эти связи примесных атомов заполняются электронами собственно германия. Происходит образование дырок в кристалле германия. В запрещенной зоне появляются свободные энергетические уровни, расположенные весьма близко к верхней границе заполненной зоны. [41]
В состав каждого атома германия входит по 32 электрона, из них два находятся на оболочке К, восемь - на оболочке L, восемнадцать - на оболочке М и четыре - на оболочке N. Во всевозможных химических реакциях участвуют только эти четыре наружных электрона. Остальные 28 электронов крепко связаны со своим ядром и образуют прочный атомный остов. [42]
Внешняя электронная оболочка атома германия ( и кремния) образована четырьмя электронами. Каждый из этих электронов образует с четырьмя соседними атомами парно-электронные ( или ковалентные) связи. Эти связи образуются двумя электронами, каждый из которых принадлежит одному из соседних атомов, и являются очень устойчивыми. Такая пара электронов жестко связана со своей парой атомов и не может свободно перемещаться в объеме полупроводника. Так как все валентные электроны входят в такого рода связи, то в полупроводнике не должно бы быть свободных носителей заряда и он должен бы быть хорошим диэлектриком. Для полупроводника, обладающего идеальной структурой и находящегося при температуре, близкой к абсолютному нулю, это предположение будет совершенно справедливо. [43]
Поскольку у каждого атома германия в решетке четыре электрона, связывающих его с соседями, следует считать, что на атоме акцепторной примеси имеется дырка. [44]
Например, в атоме германия на внешней оболочке находится четыре валентных электрона, а остальные 28 электронов размещаются на внутренних оболочках атома и прочно удерживаются его ядром. В кристалле германия электронные оболочки соседних атомов значительно перекрываются, поэтому довольно часто атомы обмениваются валентными электронами, оставаясь электрически нейтральными, так как связаны друг с другом ковалентной связью. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5