Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Производственная специальная практика: Метод. указ. и рабочая программа / Сост.: Н.И. Швидков, В.Б. Деев, А.В. Феоктистов: СибГИУ. – Новокузнецк, 2002. – 14 с (7)
(Методические материалы)

Значок файла Программа и методические указания по проведению преддипломной практики на металлургических предприятиях.: Метод. указ. / Сост.: И.К.Коротких, А.А.Усольцев, А.И.Куценко: СибГИУ - Новокузнецк, 2004- 20 с (6)
(Методические материалы)

Значок файла Программа и методические указания по проведению производственной практики на металлургических предприятиях. : Метод. указ / Сост.: И.К. Коротких, Б.А. Кустов, А.А. Усольцев, А.И. Куценко: СибГИУ - Но-вокузнецк 2003- 22 с. (4)
(Методические материалы)

Значок файла Применение регрессионного и корреляционного анализа при проведе-нии исследований в литейном производстве: Метод. указ. / Сост.: О.Г. Приходько: ГОУ ВПО «СибГИУ». – Новокузнецк. 2004. – 18 с., ил. (5)
(Методические материалы)

Значок файла Преддипломная практика: Метод. указ. и рабочая программа / Сост.: Н.И. Швидков, В.Б. Деев, А.В. Феоктистов: СибГИУ. – Новокузнецк, 2002. – 9 с. (9)
(Методические материалы)

Значок файла Неразрушающие методы контроля Ультразвуковая дефектоскопия отливок Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация» Специальность «Литейное производство черных и цветных металлов» (110400), специализации (110401) и (110403) (10)
(Методические материалы)

Значок файла Муфта включения с поворотной шпонкой кривошипного пресса: Метод. указ. / Сост. В.А. Воскресенский, СибГИУ. - Новокуз-нецк, 2004. - 4 с (11)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Кристалохімія атомних дефектів у напівпровідниках структури сфалериту і в'юрциту

Як відомо, різниця в енергіях двох поліморфних модифікацій – в’юрцита і сфалерита, яка б мала вона не була, буде обумовлена різним вкладом іонності, про що свідчить порівняння їх констант Маделунга. Вони є мірою електростатичної взаємодії між іонами решітки, для структурного типу в’юрциту і сфалериту і рівні 1,641;1,638, яка є більшою для решітки в’юрциту [6]. Звідси можна зробити два висновки. По-перше, якщо сполуки А2В6 можуть кристалізуватися в двох модифікаціях, одна з яких метастабільна, то тоді характер звязку в гексагональній модифікації повинен бути більш іонним, чим у кубічній. Більший іонний характер структури вюрциту експериментально доказаний вимірюванням ширини забороненої зони, яка для деяких сполук А2В6 виявилася дещо більшою, ніж ширина забороненої зони тих же сполук, які мають структуру сфалериту [7-9]. По-друге, в ряді сполук А2В6 з збільшенням долі іонності зв’язку (l) повинен спостерігатися перехід від стабільної структури сфалериту S до стабільної структури в’юрциту W (табл. 3).

3. Радіуси тетраедричних і октаедричних порожнин для сфалериту і в’юрциту

 

Коли необхідно підкреслити зв’язок атомів в сполуках використовують для одного і того ж атома різні радіуси: ковалентні, іонні, тетраедричн і октаедричні ковалентні радіуси атомів в сполуках. Для атомів халькогенідного ряду цинку і кадмію вони приведені в таблиці 4.

ЗМІСТ

Вступ                                                                                                                   3

1.     Моделі структур в халькогенідах кадмію і цинку                                      5

2.     Області існування структур сфалериту і в’юрциту                                    8

3.     Радіуси тетраедричних і октаедричних порожнин для сфалериту і вюрциту                                                                                                       10

4.     Кристалічна структура і антиструктура в телуриді кадмію                    15

4.1.    Кристалоквазіхімічний аналіз                                                              17

4.2.    Процеси легування                                                                                17

5.   Утворення твердих розчинів                                                                     20

6.       Обговорення результатів                                                                           21

Висновки                                                                                                           23

Література                                                                                                         24

Вступ

 

В останні роки інтерес до сполук А2В6, до яких відносяться халькогеніди цинку і кадмію, непохитно зростає в звязку з все більш чітко виявленими широкими можливостями їх практичного використання. Більшість цих сполук кристалізуються в двох структурних типах: сфалериту і вюрциту, один з яких стабільний [1-3].

Структури сфалериту і в’юрциту досліджувались досить давно, проте область їх існування для окремих сполук, умови фазових переходів, уточнення дефектної підсистеми, кристалічної будови, кристалохімія вимагає і сьогодні.

В роботі на основі літературних джерел зроблена узагальнена характеристика структур сфалериту і в’юрциту для халькогенідів цинку і кадмію, запропонована дефектна модель, уточнено різні типи радіусів елементів в цих структурах, розраховано радіуси тетраедричних і октаедричних порожнин. За об’єкт дослідження із халькогенідного ряду цинку і кадмію було вибрано широкозонний напівпровідник телурид кадмію, який може кристалізуватися як в структурі сфалериту так і в’юрциту.

Актуальність вивчення поведінки домішок у телуриді кадмію обумовлена широким його використанням в оптоелектроніці, при створені модулів сонячних елементів, детекторів іонізуючого випромінювання, які працюють при кімнатній температурі [13-15].

Ширина області гомогенності в CdTe збагачена як Cd, так і Te, складає ~ 10-1 ат.%, при цьому на кожен заряджений дефект припадає 100 електрично неактивних дефектів. Переважаючими видами дефектів в телуриді кадмію, збагаченому Сd є електрично неактивні вакансії телуру, а з сторони Те – вакансії кадмію, що дає можливість припустити наявність в CdTe поряд з дефектами Френкеля дефектів Шоткі. Введення в основну матрицю телуриду кадмію як стехіометричного складу так і при нестехіометрії домішок дозволяє одержати матеріал з різною дефектною підсистемою, яка визначає тип провідності і концентрацію носіїв струму матеріалу. Так, надлишкові відносно стехіометричного складу атоми кадмію вкорінюються в міжвузля решітки і є донорами. При надлишку телуру утворюються вакансії кадмію, які є акцепторами з рівнем 0,15 еВ над валентною зоною [16].

Ряд елементів (Ga, In, Al) III групи в CdTe проявляють донорні властивості, тобто дають можливість одержати матеріал n-типу провідності [17]. Елементи VII групи, а саме хлор, утворює в телуриді кадмію малі донорні рівні і займає в кристалічній решітці позицію атомів телуру. Однак також відомо, що хлор поводить себе як акцептор, утворюючи з вакансіями кадмію комплекси (VCd-Cl) [15].

В роботі на основі кристалоквазіхімічних підходів [18] запропоновані кристалоквазіхімічні моделі процесів нестехіометрії та легування телуриду кадмію киснем, хлором, індієм; утворення твердих розчинів з ізовалентним і гетеровалентним заміщенням.

1. Моделі структур в халькогенідах кадмію і цинку

 

Кристалографія сполук А2В6, утворених із елементів II i VI груп періодичної системи, дещо ускладнена внаслідок того, що вони здатні кристалізуватися в різних поліморфних модифікаціях.

Цинкова обманка ZnS (сфалерит) – кубічна структура, в’юрцит – гексагональна, характеризуються тетраедричним розміщенням атомів. Крім того, вони утворюють ряд близьких за структурою політипів, які характеризуються також тетраедричним розміщенням атомів. Тип звязку в цих кристалах може  змінюватися від чисто іонного характеру до ковалентного і змішаного [2].

Моделі структур сфалериту і в’юрциту показані на рис.1(а,б), параметри гратки в таблицях 1,2. Всі халькогеніди цинку і кадмію і в частковості CdTe, ZnTe і ZnSe кристалізуються в структурі цинкової обманки типу (В3). Структура сфалериту характеризується щільною трьохшаровою кубічною упаковкою шарів, в’юрциту - двохшаровою гексагональною. В структурі вюрциту (В4) кристалізуються майже всі халькогеніди цинку і кадмію[2].

               

 

а)                                                     б)

Рис.1. Моделі структур: а – сфалериту, б – вюрциту

 

Слід відмітити, що атомами будь-яких ідеальних щільних упаковок простір заповнюється на 74.05%. Т.чином ? всього простору упаковки належить пустотам [3]. Розрізняють два види пустот: пустоти оточені чотирьма атомами – тетраедричні , оточені шістьма атомами – октаедричні. Щільноупакованні аніонні решітки мають одну октаедричну і дві тетраедричні порожнини. На рис.2(а,б) і 3(а,б) графічно показано розміщення цих порожнин (дефектів) в елементарній комірці сфалериту і в’юрциту. Із яких видно, що октаедричні пустоти в них не заповнені, а тетраедричні на половину. На основі розрахованої кількості розміщення атомів в елементарній комірці розрахували, що на одну комірку сфалериту припадає 4 октаедричні і 8 тетраедричних порожнин, в’юрциту – 12 тетраедричних, 6 октаедричних. Так як тетраедричні порожнини в цих структурах заповнені наполовино металом, а октаедричні не заповнені, то дефектна підсистема буде утворена тетраедричними і октаедричними кристалічними вакансіями і міжвузловими атомами металу в тетраедричних поржнинах.

                     а)                                                      б)

Рис 2. Графічне розміщення тетраедричних порожнин (ТП) для структур: а – сфалериту, б – в’юрциту

 

            

а)                                            б)

Рис 3. Графічне розміщення октаедричних порожнин (ОП) для структур: а – сфалериту, б – в’юрциту

 

2. Області існування структур сфалериту і в’юрциту

 

Cтруктура вюрциту для ZnS – стійка при високих температурах. Фазовий перехід із гексагональної модифікації ZnS в кубічну проходить при температурах 1020 і 1150 0С [2]. В [4] показані поліморфні пари, зв’язані переходом під тиском, які зачіпають зміну першої координації для ZnO тиск переходу 100 кбар: низькотемпературна форма – вюрцит, перша координація 4:4; високотемпературна форма – NaCl, перша координація 6:6. Для СdS тиск переходу 20 кбар: низькотемпературна форма – сфалерит,перша координація 4:4; високотемпературна форма – NaCl, перша координація 6:6. Зміна другої  координації для CdS проходить при тиску 160-200 кбар, при низькому тиску структурний тип сфалерит; привисокому тиску вюрцит. Для CdSструктурна зміна при збільшені тиску обернена тій, яка викликається пониженням температури. Перехід із тетраедричної до октаедричної координації супроводжується зменшенням обєму приблизно на 20 %. Незалежно від того чи має вихідний матеріал структуру вюрциту чи цинкової обманки, при зворотньому переході до  атмосферного тиску зберігається структура цинкової обманки [2].

Можливість зв’язати тип стабільної структури А2В6 з співвідношенням іонності і ковалентності хімічного звязку розроблено авторами [5] (табл. 3).



Размер файла: 146.46 Кбайт
Тип файла: rar (Mime Type: application/x-rar)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров