4 2 sai sót cấu trúc

Chương IV SAI SÓT CẤU TRÚC VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG TỚI TÍNH CHẤT TINH THỂ -Sai sót cấu trúc: điểm, đường, khối -Mơ hình “giả hóa học” -Ảnh hưởng tính chất 4.1 CÁC SAI SÓT TRONG CẤU TRÚC TINH THEÅ          Mạng tinh thể lý tưởng: T = 0K phần tử hoàn toàn không chuyển động Khi T > 0K phần tử dao động quanh nút mạng Tinh thể thực: sai khác so với mạng lý tưởng Các sai sót: -điểm -đường, -mặt khối -mức electron (xét riêng) Nguyên nhân tạo sai sót    Sai sót thành phần hóa không thích hợp tạp chất, Sai sót không tỷ lượng, số lượng sai sót phụ thuộc nhiệt độ môi trường khí, Sai sót kiểu Frenkel sai sót kiểu Sốtky Minh họa sai sót điểm Frenkel Sotky ïng tinh thể lý tưởng Mạng sai sót kiểu Frenkel Mạng sai sót kiểu Sốt Chứng minh: Khi T ≠ n ≠ c suất W n ô trống N nút mạng W  N! (N  n)! n! Entropy dao động: Sdd  3zk ln  1 z - trị số xấp xỉ số lỗ trống nguyên tử khoảng tần số dao động từ tới 1 Theo công thức Sterling: x!  xlnx – x, vieát: lnW = NlnN – (N – n) ln(N – n) – nlnn Thay vào công thức tính G trên, ta có: G=k.lnW + n.Sch = = nES– nTSdđ + kT [(N – n)ln(N – n) + nlnn – NlnN] Khi T ≠ n ≠ vi phân G theo n, ta có: G n  E S  T Sdd  kT ln n N  n t hợp với giả thiết ban đầu, cân G 0 n tính số lỗ troáng n: S E n  N exp dd  exp  S   k   kT  n  S dd   ES   ES  exp  exp    A exp   N  k   kT   kT  T>0n>0 (đ.p.c.m) Nghiên cứu tương tác sai sót theo mơ hình phản ứng hóa học     Xem trạng thái ng.t “nguyên tố” Các biến đổi cấu trúc tinh thể phản ứng hóa học (gọi “giả hóa học”) Sử dụng công cụ hóa học phương trình phản ứng, nồng độ, số cân Cái nhìn tinh thể từ góc độ hóa học tỏ hiệu để mô tả trình biến đổi chất raén TỬ, SỰ TẠO VẬT LIỆU BÁN DẪN Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si In Si Si Si Si Si Si As Si e Si Si e As Si Si Si Si e In Si Si Bán dẫn p Bán dẫn n As e e In Si e Si Si Si Si Si e Si Si Si Si Si Si SAI SÓT ĐIỆN TỬ, SỰ TẠO VẬT LIỆU BÁN DẪN           Đơn tinh thể Si: 1s22s22p63s23p2 Có 4e lớp hóa trị L.k dùng chung: 4e (tạo lớp vỏ 8e bền vững) Tạp chất As: 1s22s22p63s23p64s23d104p3 phân nhóm V(A) 5e lớp vỏ cùng, 4e tham gia l.k (dùng chung) Khi có điện trường e tự dịch chuyển tạo dòng điện Bán dẫn kiểu n (negative) Tạp chất In 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p1 Phân nhóm III 3e tham gia l.k Thiếu 1e, lỗ trống dương (+) Khi có điện trường, dòng e “lấp” lỗ trống, tương đương với dòng lỗ trống chuyển theo chiều ngược lại Bán dẫn kiểu p (positive) SAI SÓT ĐIỆN TỬ, SỰ TẠO VẬT LIỆU BÁN DẪN p E Si Si EG In Si Si MIỀN DẪN Si Si MIÊN HÓA TRỊ (LIÊN KẾT) Bán dẫn p- hay bán dẫn nhận (A – aceptor) - Chất nhận thường thiếu 1e hóa trị (In Si) - “Lỗ trống” miền “hóa trị”, tương đương múc nhận - EA lượng ion hóa q trình nhận miền hóa trị - e bị kích thích tới mức nhận tạo lỗ trống - Dẫn theo “lỗ trống” EA