Читать онлайн «Основы физики и химии полупроводников: Учебное пособие. Ч.2»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» О. Б. Яценко, И. Г. Чудотворцев, М. К. Шаров ОСНОВЫ ФИЗИКИ И ХИМИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Часть II Учебное пособие для вузов Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2007 Утверждено научно-методическим советом химического факультета 13 сентября 2007 г. , протокол № 1 Учебное пособие подготовлено на кафедре неорганической химии химиче- ского факультета Воронежского государственного университета. Рекомендуется для студентов IV курса дневного и V курса вечернего от- деления. Для специальности 020101 (011000) – Химия 2  Глава 1. Особенности химической связи в полупроводниках Типы химической связи в кристаллах рассматривались в первой части настоящего учебного пособия. Там же отмечалось, что чистая химическая связь данного типа встречается достаточно редко. Ковалентная связь при различных значениях электроотрицательности подвергается поляризации, т. е. электронное облако смещается в сторону более электроотрицательного атома. В результате на ковалентность накладывается определенная доля ионности, и связь становится уже частично ионной. Кроме того, уже при температуре, немного отличной от абсолютного нуля, существует вероят- ность разрыва электронной пары, ответственной за ковалентную связь. С увеличением температуры эта вероятность увеличивается. А разрыв электронной пары означает начало металлизации связи, так как эти элек- троны теперь принадлежат всему кристаллу. В целом химическая связь между разнородными атомами в твердых телах имеет ковалентно-ионно-металлический характер. Состояние элек- тронов, участвующих в межатомной связи, может быть описано функцией ψ = с1ψков + с2ψион + с3ψмет, (1. 1) где коэффициенты с1, с2 и с3 определяют долю ковалентной, ионной и ме- таллической составляющих химической связи и в сумме равны единице. В зависимости от того, каким из трех коэффициентов можно пренеб- речь в реальном соединении, говорят о двойственном характере химиче- ской связи. Например, в сульфиде цинка коэффициент с3 пренебрежитель- но мал, поэтому межатомная связь в нем является ковалентно-ионной. В анитмониде индия InSb, наоборот, практически отсутствует ионная доля связи (с2 → 0), поэтому в этом веществе химическая связь преимуществен- но ковалентно-металлическая. В соединении NaSb химическая связь имеет ионно-металлический характер, т. е. с1 → 0. Вклад того или иного компонента преобладает в зависимости от по- ложения элементов, образующих соединения, в Периодической системе, и от разности относительных электроотрицательностей (ОЭО) между эле- ментами. С увеличением разности ОЭО возрастает вклад ионной связи. Если разность ОЭО мала или равна 0, в случае простых веществ, можно гово- рить о ковалентно-металлической связи. 3  Вклад ковалентной связи растет, если оба компонента являются неме- таллами и имеют высокие значения электроотрицательности.