Большая Советская Энциклопедия (ПО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 224

  П. о. обладают особенностями, которые определяются молекулярным характером их структуры и слабым межмолекулярным взаимодействием: 1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, которое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов ; 2) образование носителей тока под действием света связано с распадом экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул; 3) зоны проводимости узки (~0,1 эв ), подвижность носителей тока, как правило, мала (~1 см2 /в ×сек ); 4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм. В кристаллах ион-радикальных солей межмолекулярное взаимодействие сильно анизотропно, что приводит к высокой анизотропии оптических и электрических свойств и позволяет рассматривать этот класс П. о. как квазиодномерные системы.

  П. о. находят применение в качестве светочувствительных материалов (например, для процессов записи информации), в микроэлектронике , для изготовления различного рода датчиков. Исследование П. о. важно для понимания процессов преобразования и переноса энергии в сложных физико-химических системах и в особенности в биологических тканях. С П. о., в частности с ион-радикальными солями, связана перспектива создания сверхпроводников с высокой критической температурой.

  Лит.: Органические полупроводники, 2 изд., М., 1968; Богуславский Л. И., Ванников А. В., Органические полупроводники и биополимеры, М., 1968; Гутман Ф., Лайонс Л., Органические полупроводники, пер. с англ., М., 1970.

  Л. Д. Розенштейн, Е. Л. Франкевич

Удельное электросопротивление r и энергия активации UА электропроводности органических и неорганических полупроводников.

Полупроводниковая электроника

Полупроводнико'вая электро'ника, отрасль электроники , занимающаяся исследованием электронных процессов в полупроводниках и их использованием — главным образом в целях преобразования и передачи информации. Именно с успехами П. э. связаны, в основном, высокие темпы развития электроники в 50—70-х гг. 20 в. и её проникновение в автоматику, связь, вычислительную технику, системы управления, астрономию, физику, медицину, в исследования космич. пространства, в быт и т.д.

  Краткая историческая справка. Основные вехи развития П. э. — открытие фотоэффекта в селене (У. Смит, США, 1873), открытие односторонней проводимости контакта металла с полупроводником (К. Ф. Браун , 1874), использование кристаллических полупроводников, например галенита (PbS), в качестве детекторов для демодуляции радиотелеграфных и радиотелефонных сигналов (1900—05), создание меднозакисных (купроксных) и селеновых выпрямителей тока и фотоэлементов (1920—26), использование кристаллических детекторов для усиления и генерирования колебаний (О. В. Лосев , 1922), изобретение транзистора (У. Шокли , У. Браттейн , Дж. Бардин , 1948), создание планарной технологии (1959), появление интегральной электроники и переход к микроминиатюризации электронного оборудования (1959—61). Большой вклад в создание П. э. внесли советские учёные — физики и инженеры (А. Ф. Иоффе , Н. П. Сажин , Я. И. Френкель , Б. М. Вул , В. М. Тучкевич , Г. Б. Абдулаев, Ж. И. Алферов, К. А. Валиев, Ю. П. Докучаев, Л. В. Келдыш , С. Г. Калашников, В. Г. Колесников, А. В. Красилов, В. Е, Лашкарёв, Я. А. Федотов и многие др.).

  Физические основы П. э. Развитие П. э. стало возможным благодаря фундаментальным научным достижениям в области квантовой механики , физики твёрдого тела и физики полупроводников .

  В основе работы полупроводниковых (ПП) электронных приборов и устройств лежат следующие важнейшие свойства полупроводников и электронные процессы в них: одновременное существование носителей заряда двух знаков (отрицательных — электронов проводимости и положительных — дырок); сильная зависимость величины и типа электропроводности от концентрации и типа примесных атомов; высокая чувствительность к воздействию света и тепла, чувствительность к действию магнитного поля и механических напряжений; эффект односторонней проводимости при протекании тока через запирающий слой электронно-дырочного перехода (р—n -перехода) или Шотки барьера, нелинейность вольтамперных характеристик таких слоев, введение (инжекция) неосновных носителей, нелинейная ёмкость р—n -перехода; туннельный переход носителей сквозь потенциальный барьер (см. Туннельный эффект ); лавинное размножение носителей в сильных электрических полях; переход носителей из одного минимума энергетической зоны в другой с изменением их эффективной массы и подвижности и др.

  Один из эффектов, наиболее широко используемых в П. э., — возникновение р—n -перехода на границе областей полупроводника с различными типами проводимости (электронной — в n -области, дырочной — в р -области); его основные свойства — сильная зависимость тока от полярности напряжения, приложенного к переходу (ток в одном направлении может в 106 раз и более превышать ток в др. направлении), и способность к инжекции дырок в n -область (или электронов в р -область) при включении напряжения в направлении пропускания тока через р—n -переход. Свойства, близкие к свойствам р—n -перехода, имеет барьер Шотки, обладающий вентильными свойствами (односторонней проводимостью), но не обладающий способностью к инжекции. И р—n -переход, и барьер Шотки обладают электрической ёмкостью, изменяющейся по нелинейному закону с изменением напряжения. При превышении внешним обратным напряжением определённой величины в них развиваются явления пробоя. Сочетание двух р—n- переходов, расположенных близко в одном кристалле полупроводника, даёт транзисторный эффект: эффект управления током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. Три р—n -перехода в одном кристалле, разделяющие четыре области попеременно электронной и дырочной проводимости, образуют тиристор . Решающее значение для П. э. имеет транзисторный эффект: именно на его основе работают ПП приборы основного типа — транзисторы , которые определили коренные изменения в радиоэлектронной аппаратуре и ЭВМ и обеспечили широкое применение систем автоматического управления в технике.

  К физическим явлениям, которые в начале 70-х гг. 20 в. стали использовать в П. э., относится и акустоэлектрический эффект в диэлектрических и ПП материалах. На основе этого эффекта оказалось возможным создавать усилители электрических колебаний, активные электрические фильтры, линии задержки с усилением сигнала, что привело к появлению нового направления П. э. — акустоэлектроники.

  Одна из наиболее общих черт развития П. э. — тенденция к интеграции самых различных физических эффектов в одном кристалле. П. э. начинает смыкаться с электроникой диэлектрических материалов (см. Диэлектрическая электроника ), магнитных материалов и т.д., превращаясь постепенно в электронику твёрдого тела в самом широком смысле этого слова.

  ПП технология. Главные технологические задачи П. э. — получение полупроводниковых материалов (в основном монокристаллических) с требуемыми свойствами, реализация сложных ПП структур (прежде всего р—n -переходов) и разработка методов изготовления полупроводниковых приборов , в которых ПП слои сочетаются с диэлектрическими и металлическими. Образование р—n -переходов сводится к введению в полупроводник необходимого количества нужных примесей в строго определённых областях. В настоящее время (1975) распространены 3 способа получения р—n -переходов: сплавление, диффузия и ионное внедрение (имплантация).