к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Э  Ю  Я  

Сегнетополупроводники
Сегнетополупроводники - кристаллы, обладающие одновременно сегнетоэлектрическими и полупроводниковыми свойствами. В сегнетополупроводниках при определённых температурах и в отсутствие внеш. электрич. поля существует спонтанная электрич. поляризация (электрич. дипольный момент Р), к-рая может существенным образом изменяться под влиянием внеш. воздействий (внеш. электрич. поле, давление, темп-pa). Спонтанная поляризация возникает при определённой температуре Т_к (точка Кюри), при к-рой происходит фазовый переход из параэлектрич. неполярной фазы в сегнетоэлектрич. полярную фазу (см. Сегнетоэлектрики). 

Сегнетоэлоктриками являются полупроводники группы A^IV B^VI, обладающие малой шириной запрещённой зоны ~ 0,1-0,3 эВ. К ним относятся GeTe, SnTe, потенциальный С. РbТе (Т_к О К, см. ниже) и твёрдые растворы на их основе (см. Полупроводниковые материалы). Электропроводность этих кристаллов при комнатной температуре (Т = 300 К) составляет - -10^5 Ом^-1*см^-1 при холловской подвижности носителей заряда = 5*10^1 - 5*10^2 см^2/В*с. Темп-pa Кюри С. A^IV B^VI зависит от концентрации свободных носителей заряда. В кристаллах SnTe, к-рые из-за высокой плотности вакансий Sn имеют дырочную проводимость с высокой концентрацией дырок, Т_к понижается вплоть до О К при увеличении концентрации дырок до 1,3*10^21 см^-3. В С. с высокой проводимостью экранирование спонтанной поляризации свободными носителями не позволяет проводить её прямых измерений. 

С. группы A^V B^VI C^VII имеют большую ширину запрещённой зоны ( эВ). При см^2/В*с они характеризуются малой проводимостьюОм^-1*см^-1 и обладают заметной фотопроводимостью. 

Высокоомными полупроводниками с примесной проводимостью являются Сегнетоэлектрики со структурой перовскита ( эВ). Так, ВаТiO_3 с примесями редкоземельных ионов может иметь проводимость до 10^-1 Ом^-1*см^-1 при см^2/В*с, в то время как при отсутствии примесей Ом^-1*см^-1. Относительно высокой проводимостью, связанной с вакансиями Рb, обладают кристаллы РbТiO_3. Кристалл SrТiO_3 (как и РbТе) рассматривается как потенциальный (виртуальный) С., т. е. при снижении Т вплоть до О К этот кристалл приближается к фазовому переходу в сегнетоэлектрич. состояние, но переходне успевает произойти при реальных темп-pax. Для чистых кристаллов Ом^-1*см^-1. Легиров. кристаллы имеют проводимость до 1 Ом^-1*см^-1 при см^2/В*с. Кристаллы SrTiO_3 с концентрацией носителей ~10^19-10^20 см^-3 становятся сверхпроводящими при Т = 0,3-0,5 К (см. Сверхпроводники). 

Сегнетоэлектрик LiNbO_3 с широкой запрещённой зоной имеет проводимость Ом^-1*см^-1, т. е. является типичным изолятором. Однако при сильном легировании (напр., Fe) а может достигать 10^-7 Ом^-1*см^-1 присм^2/В*с. Легиров. кристаллы обладают заметной фотопроводимостью. Нек-рые характеристики С. приведены в табл. К С. можно отне 
сти также кристаллы Ag_3AsS, Sn_2P_2S_6, TlGaSe_2. Для всех С. связь электронной подсистемы с сегнетоэлектрич. свойствами приводит к небольшим изменениям в точке фазового перехода величин 

Некотопые характеристики сегнетополупроводииков 

Фотоэлектрические свойства. Взаимосвязь сегнетоэлектрич. и полупроводниковых свойств приводит к ряду фотоэлектрич. эффектов. Так, при освещении С. наблюдается сдвиг Т_к (ВаТiO_3, SbSI) до 1% от величины Т_к. При этом наблюдаются и изменения температурной зависимости диэлектрич. проницаемости в области фазового перехода (фотогистерезисный эффект). Поскольку свободные носители в С. экранируют спонтанную поляризацию и оказывают тем самым сильное влияние на доменную структуру, то генерация свободных носителей при освещении С. может приводить к изменению его доменной структуры (фотодоменный эффект). 

При однородном освещении в С. возникает стационарный электрич. ток (см. Фотогальванический эффект ).Для света с линейной поляризацией ток в кристалле j_i пропорц. интенсивности света I: где е_k, e_l - компоненты единичного вектора электрич. поля световой волны. Тензор отличен от 0 во всех кристаллах без центра инверсии (см. Симметрия кристаллов ),но, как правило, особенно большую величину он имеет в сегнетоэлектриках. В освещённом С. возникает фотоэдс, к-рая достигает больших значений. Так, в кристаллах LiNbO_3 она соответствует электрич. полям Е ~ 10^4 -10^5 В/см. 

При локальном освещении С. фотогальванич. эффект и(или) диффузия приводят к переносу возбуждённых носителей на периферию светового пучка, где происходит захват носителей ловушками. В результате создаётся объёмный заряд, поле к-рого за счёт электрооптич. эффекта приводит к изменению показателей преломления кристалла (фоторефрактивный эффект). 

Сегнетокерамика. В полупроводниковых керамиках (на основе легированного ВаТiO_3 и др.) взаимное влияние сегнетоэлектрич. и полупроводниковых свойств проявляется в положит. температурном коэф. сопротивления (ПТКС). Сопротивление керамики при изменении Т резко уменьшается (до 6 порядков) в узкой области Т при фазовом переходе в сегнетоэлектрич. фазу. Объяснение основано на представлении о Шоттки барьерах на границах зёрен с относительно высокой проводимостью, к-рые разделены изолирующим запорным слоем. В области фазового перехода резко возрастает диэлектрич. проницаемость, что приводит к уменьшению высоты барьера и соответственно к экспоненциальному уменьшению сопротивления образца. 

В керамике, состоящей из зёрен с полупроводниковой проводимостью и тонких изолирующих слоев, наблюдается увеличение эфф. диэлектрич. проницаемости на низких частотах. Кроме того, изменяется при приложении слабых электрич. полей Е, что связано с зависимостью от поля Е толщины обеднённого слоя. 

Применение. С., обладающие фоторефрактивным эффектом, используются для записи и обработки оптич. сигналов. Сегнетокерамика с эффектом ПТКС применяется для создания приборов в системах теплового контроля и в измерит. технике. Полупроводниковая Сегнетокерамика с тонкими межзёренными прослойками используется в конденсаторах большой ёмкости. Высокоомные С. применяются в гибридных структурах, где возможно управление проводимостью полевого транзистора в канале исток- сток путём переключения спонтанной поляризации в сегнетоэлектрич. затворе. Возможно использование переключения сегнетоэлектрич. доменов в плёнках для создания энергонезависимых устройств памяти с высокой ёмкостью и высоким быстродействием (технология таких устройств совместима с кремниевой технологией).

Литература по 

1. Фридкин В. М., Сегнетоэлектрики - полупроводники, М., 1976; его же, Фотосегнетоэлектрики, М., 1979; Л а й н с М., Гласс А., Сегнетоэлектрики и родственные им материалы, пер. с англ., М., 1981; Б а р ф у т Д., Тейлор Д., Полярные диэлектрики и их применения, пер. с англ., М., 1981. В. В. Леманов. 

к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ