ЖИ́ДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ́
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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 BVI, AIIBVI, AIIIBVI, AIVBIV, 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 AIIBV, AIIIBV, BIV 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.