ЖИ́ДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ́

ЖИ́ДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ́, рас­пла­вы с элек­трон­ной элек­тро­про­вод­но­стью, об­ла­даю­щие свой­ст­ва­ми по­лу­про­вод­ни­ков. От­кры­ты рос. фи­зи­ка­ми А. Ф. Иоф­фе и А. Р. Ре­ге­лем в нач. 1950-х гг. При ком­нат­ной темп-ре их электропроводность σ ⩽ 10⁵ Ом^–1м^–1 и рас­тёт с по­вы­ше­ни­ем темп-ры. Ж. п. об­ра­зу­ют­ся при плав­ле­нии кри­стал­лич. ко­ва­лент­ных по­лу­про­водни­ков ($\ce{Se}$, со­еди­не­ния B^VI, A^IIB^VI, A^IIIB^VI, A^IVB^IV, и др.) в слу­чае со­хра­нения ко­ва­лент­ных меж­атом­ных свя­зей. Про­цесс плав­ле­ния со­про­во­ж­да­ет­ся умень­ше­ни­ем или не­зна­чит. рос­том элек­тро­про­вод­но­сти и умень­ше­ни­ем плот­но­сти. Од­на­ко в ря­де твёр­дых по­лу­про­вод­ни­ков ($\ce{Si,\; Ge}$, со­еди­не­ния A^IIB^V, A^IIIB^V, B^IV и др.) при плав­ле­нии про­ис­хо­дит раз­ру­ше­ние ко­ва­лент­ных свя­зей, из­ме­не­ние ближ­не­го по­ряд­ка и рез­кое уве­ли­че­ние кон­цен­тра­ции элек­тро­нов про­во­ди­мо­сти, при­во­дя­щее к пе­ре­хо­ду в ме­тал­лич. со­стоя­ние. В этом слу­чае элек­тро­про­вод­ность рез­ко (на неск. по­ряд­ков) воз­рас­та­ет при од­но­вре­мен­ном уве­ли­че­нии плот­но­сти и ко­ор­ди­на­ци­он­но­го чис­ла.

Тем­пе­ра­тур­ная за­ви­си­мость элек­тро­про­вод­но­сти Ж. п. опи­сы­ва­ет­ся вы­ра­же­ни­ем $σ = σ_0\text {exp}(–Δℰ/2kT)$, где $σ_0$ – сла­бо из­ме­няю­щая­ся функ­ция темп-ры $T,\; Δℰ$ – энер­гия ак­ти­ва­ции про­во­ди­мо­сти, $k$ – по­сто­ян­ная Больц­ма­на. Роль за­пре­щён­ной зо­ны, обу­слов­ли­ваю­щей ак­ти­ва­ци­он­ный ха­рак­тер про­во­ди­мо­сти, иг­ра­ет об­ласть энер­гий вбли­зи ми­ни­му­ма плот­но­сти со­стоя­ний в энер­ге­тич. спек­тре элек­тро­нов. При дос­та­точ­но глу­бо­ком ми­ни­му­ме в его ок­ре­ст­но­сти по­яв­ля­ет­ся зо­на поч­ти ло­ка­ли­зо­ван­ных со­стоя­ний но­си­те­лей за­ря­да с ма­лой под­виж­но­стью (псев­до­щель). Ес­ли при по­вы­ше­нии темп-ры про­ис­хо­дит схло­пы­ва­ние псев­до­ще­ли, то Ж. п. пре­вра­ща­ет­ся в ме­талл.

Тер­мо­эдс Ж. п. име­ет вы­со­кие зна­че­ния и умень­ша­ет­ся с рос­том темп-ры. По­сто­ян­ная Хол­ла, как пра­ви­ло, от­ри­ца­тель­на (см. Хол­ла эф­фект). Ж. п. в осн. ма­ло­чув­ст­ви­тель­ны к при­ме­сям и прак­ти­че­ски не­чув­ст­ви­тель­ны к ра­ди­ац. воз­дей­ст­ви­ям. Вяз­кость Ж. п. умень­ша­ет­ся при по­вы­ше­нии темп-ры, осо­бен­но вбли­зи темп-ры плав­ле­ния. В не­ко­то­рых Ж. п. об­на­ру­жен т. н. эф­фект пе­ре­клю­че­ния – по­яв­ле­ние от­ри­цат. диф­фе­рен­циально­го со­про­тив­ле­ния в силь­ных элек­трич. по­лях.

Ж. п. пер­спек­тив­ны как тер­мо­элек­трич. и ра­дио­тех­нич. ма­те­риа­лы. Не­ко­то­рые Ж. п. (напр., халь­ко­ге­ни­ды $\ce{Cu}$ и спла­вы $\ce{Cu2S-Cu2Te}$) име­ют по­вы­шен­ные зна­че­ния диф­фе­рен­ци­аль­ной тер­мо­эдс, что по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать их в ка­че­ст­ве ма­те­риа­лов для ге­те­ро­фаз­ных тер­мо­эле­мен­тов при вы­со­ких (св. 1500 К) темп-рах. Кро­ме то­го, они мо­гут ис­поль­зо­вать­ся для ра­диа­ци­он­но стой­ких вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ных тер­ми­сто­ров и пе­ре­клю­ча­те­лей.