Реферат на тему "Халькогеніди свинцю і сполуки на їх основі"




Реферат на тему

текст обсуждение файлы править категориядобавить материалпродать работу




Диплом на тему Халькогеніди свинцю і сполуки на їх основі

скачать

Найти другие подобные рефераты.

Диплом *
Размер: 0.79 мб.
Язык: украинский
Разместил (а): money
Предыдущая страница 1 2 3 Следующая страница

добавить материал

Для визначення констант рівноваги реакцій (ІІI – V) скористалися зонною теорією для невироджених напівпровідників. Константи рівноваги реакцій іонізації дефектів визначали згідно [3] за формулами:
,
(2.4)
,
(2.5)
де Еd, Ea - енергії іонізації донорних і акцепторних точкових дефектів, які близькі до нуля (0,01 еВ). Густини станів в дозволених зонах Nc i Nv можна розрахувати за формулами :      
,
(2.6)
.
(2.7)
Тут .
де K=12, mc(0) - маса електрона в зоні провідності, mv(0) - маса дірки в валентній зоні, m0 - маса вільного електрона, Eg - ширина забороненої зони [4]:
.
(2.8)
Константа рівноваги власної провідності дорівнює [3]:
.
(2.9)
Значення КF,  знайшли, апроксимуючи експериментальні залежності концентрації носіїв струму від тиску сірки (рис.1) виразом (3). Одержані значення знайдених констант наведено у таблиці. Використовуючи знайдені константи, побудували залежності концентрації дефектів (міжвузлових атомів свинцю  вакансій свинцю ) та концентрації носіїв струму n(p) від температури відпалу та парціального тиску пари сірки, які зображено на рис.2.2-5.2

Рис.2.3. Залежність розрахованих значень концентрації носіїв струму (1–n(p)), міжвузлових атомів свинцю (2– ) та вакансій свинцю (3- ) в кристалах PbS від температури відпалу (  Па).
2.3. Обговорення результатів
При відпалі кристалів PbS у парі сірки змінюється як концентрація, так і вид дефектів (рис.2–5). Так, зокрема, результати теретичного аналізу вказують на те, що збільшення парціального тиску сірки (рис. 2.1), як і зменшення температури відпалу (рис. 3.5), зумовлюють

Рис. 2.4. Залежність концентрації носіїв струму PbS від парціального тиску сірки (суцільна лінія-  розрахунок згідно (3.3) з використанням знайдених значень констант рівноваги, точки – експеримент) при температурі відпалу Т, К: 1-1000, 2-1100, 3-1200.

Рис.2.5. Залежність розрахованих згідно (3.3) значень концентрації носіїв струму PbS з використанням знайдених значень констант рівноваги від температури відпалу при парціальному тиску сірки , Па: 1 - 10-4, 2 - 10-2, 3 - 1.
топологічно ідентичні зміни. Для випадку збільшення парціального тиску сірки спостерігається зменшення концентрації електронів, конверсія провідності з n–на p–тип (термодинамічний n–p–перехід) і подальше зростання концентрації дірок. А у випадку підвищення температури відпалу спочатку відбувається спадання концентрації дірок, аж до моменту настання n–p–переходу, а потім зростання концентрації електронів (рис. 3,5). При цьому в області малих тисків концентрація визначається міжвузловими атомами свинцю (n =  ), а в області високих тисків – концентрацією вакансій свинцю (p =  ) (рис.2.2).

3.Розрахунок констант рівноваги квазіхімічних реакцій утворення
власних атомних дефектів у халькогенідах свинцю на основі
експериментальних даних про границі області гомогенності
3.1 Квазіхімічне моделювання

Таблиця 3.1

Реакції та константи рівноваги К=К0 exp (–DH/kT) утворення переважаючих атомних дефектів у халькогенідах свинцю PbS
№ п/п
Рівняння
Константа рівноваги
1


2


3


4


5


6

Припускалося, що в халькогенідах свинцю переважаючим є дефектоутворення у катіоній підгратці за механізмом Френкеля. Згідно [6], процес дефектоутворення в PbS можна описати системою квазіхімічних реакцій (таблиця 3.1). Тут реакція (1) описує утворення пари Френкеля, (2)-(3) – іонізацію утворених дефектів, (4) – збудження власної провідності. Реакція (5) описує проникнення атомів халькогену з парової фази у кристал з утворенням нейтральної  металічної вакансії, а (6) – рівняння повної електронейтральності.
Границі області гомогенності халькогенідів свинцю для надлишку атомів свинцю і халькогену можна розрахувати за формулами[11]:


(3.1)
де К – константи відповідних квазіхімічних реакцій (див. таблицю 3.1).
– парціальний тиск пари сірки, що відповідає трифазовій рівновазі тверде тіло – рідина – газ в системі свинець - сірка.
Вирази (3.1) дозволяють розрахувати границі області гомогенності якщо відомі константи Ka, Kb, Ki, КF, . Навпаки, якщо границі області гомогенності відомі з експерименту, то можна визначити константи рівноваги реакцій утворення власних атомних дефектів. Проте, ця задача є досить складною. Для її спрощення константи Ka, Kb, Ki розраховували теоретично, використовуючи зонну теорію невироджених напівпровідників. Константи рівноваги реакцій іонізації дефектів визначали за формулами:

(3.2)

(3.3)

 

Таблиця 3.2

Значення параметрів, які використовувались при розрахунках констант Ka, Kb, Ki [1,2,15]
Сполука
Носії струму
(300 К)
Eg , еВ
низькі
температури
високі темпера-тури
PbS
n
1,3
0,160
0,275+4,5×10–4Т
0,45
p
1,4
0,150
де Еd, Ea - енергії іонізації донорних і акцепторних точкових дефектів, які брали рівними 0,01 еВ. Густини станів в дозволених зонах Nc i Nv можна розрахувати за формулами :      
N= 2(2p kT/h2)3/2
(3.4)
N= 2(2p kT/h2)3/2
(3.5)
де , -ефективна маса електрона в зоні провідності і дірки в валентній зоні відповідно, m0  - маса вільного електрона.

Рис. 3.1. Область гомогенності  PbS  [2]
Температурну залежність ефективної маси густини станів для електронів і легких дірок визначали за формулою

(3.6)
де ;  g= g= 4
Вважали, що ефективна маса важких дірок не залежить від температури.
Значення параметрів, які використовувались при розрахунках наведені в таблиці 3.2.
Константу рівноваги реакції збудження власної провідності одержимо з виразу
Ki = NcNv×exp(–Eg/kT).
(3.7)
де Eg - ширина забороненої зони.

Таблиця 3.3
Константи рівноваги К = К0 exp (–DH/kT) утворення атомних дефектів у халькогенідах свинцю PbS

п/п
Ka
Kb
Ki
KF

При-мітка
K0,
см-3
DH, еВ
K0,
см-3
DH, еВ
K0,
см-6
DH, еВ
K0,
см-6
DH, еВ
K0,
см-6,Па-1/2
DH, еВ

PbS

1
1,4×1021
0,14
1,4×1021
0,14
4,8×1041
1,0
2,1×1042
2,5
1,5×1016
0,50
[6]
2
1,5×1020
0,12
1,5×1020
0,12
2,3×1040
0,83
5,8×1040
1,80
4,3×1016
0,20
*
*) – легкі дірки;
**) – важкі дірки.
На відміну від більшості напівпровідників в халькогенідів свинцю ширина забороненої зони в області низьких температур лінійно зростає, а при температурах вищих 500 К лінійність температурної залежності порушується і ширина забороненої зони прямує до сталого значення (таблиця 3.2).
Отримавши таким чином константи Ka, Kb, Ki, значення констант КF,  знайшли апроксимуючи експериментальні залежності границь області гомогенності від температури (рис. 3.1) виразами (3.1). Результати оцінки  наведені в таблиці 3.3.

4. Залежність властивостей плівок від термодинамічних
параметрів
Модель
Таблиця 4.1.

Реакція
Константа рівноваги
I


II


III


IV


V


VI


(4.1)


(4.2)

 

 
 
Рис.4.1 Ізотерми концентрації носів заряду в плівках ,

 

 
 
Рис.4.2. Ізобари концентрації носів заряду в плівках ,

 

 

Рис.4.3. Залежність тиску інверсії від температури

 

 

Рис.4.4. Залежність температури інверсії від тиску

 

 

Рис.4.5. P-Т- проекція системи Pb-S
Модель
Таблиця 4.2.

Реакція
Константа рівноваги
I


II


III


IV


V


VI


VII


(4.3)

 

 

Рис.4.6. Ізотерми концентрації носів заряду в плівках ,

 

 
 
Рис.4.7. Залежність тиску інверсії від температури

 

 

Рис.4.8. Залежність температури інверсії від тиску

 

 

Рис.4.9. P-Т- проекція системи Pb-S
Модель
Таблиця 4.3.

Реакція
Константа рівноваги
I


II


III


IV


V


VI


VII


(4.4.)

 

 

Рис.4.10. Ізотерми концентрації носів заряду в плівках ,

 

 

Рис.4.11. Залежність тиску інверсії від температури

 

 
 
Рис.4.12. Залежність температури інверсії від тиску

 

 

Рис.4.13. P-Т - проекція системи Pb-S
Модель
Таблиця 4.4.

Реакція
Константа рівноваги
I


II


III


IV


V


VI


VII


VIII


(4.5)


(4.6)

 

 

Рис.4.14. Ізотерми концентрації носів заряду в плівках ,

 

 
 
Рис.4.15. Ізобари концентрації носів заряду в плівках ,

 

 

Рис.4.16. Залежність тиску інверсії від температури

 

 

Рис.4.17. Залежність температури інверсії від тиску

 

 
 
Рис.4.18. P-Т - проекція системи Pb-S
Модель
Таблиця 4.5.

Реакція
Константа рівноваги
I


II


III


IV


V


VI


VII


VIII

Предыдущая страница 1 2 3 Следующая страница


Халькогеніди свинцю і сполуки на їх основі

Скачать дипломную работу бесплатно


Постоянный url этой страницы:
http://referatnatemu.com/?id=15421&часть=2



вверх страницы

Рейтинг@Mail.ru
Copyright © 2010-2015 referatnatemu.com