(я • 10"э) при Гпл,

Нем"1 7,20:7,36

Коэффициент линейного расширения, К"1.. 2,33 • 10"*

Давление паров при Тщ,, Па 3,7 • 10~2

Кинематическая вязкость при Тпл, см"2 х

хс-' 0.003S; 0,0106

Теплопроводность при Тпя, Вт ? см"1 • К"':

жидкого 0,67

твердого 0,31; 0,216

Теплопроводность при 298 К, Вт • см"1 • К"1 . 0,084; 0,062; 0,836; 1,85; 1,60; 1,09

Электрическое сопротивление (р • 10"3) при

Тпл, Ом ? см:

жидкого 0,081

твердого 2,350

Теплоемкость, Вт • с • г"1 - К"1:

жидкого при Тщ, 9,86; 31,1

твердого при 298 К 0,467; 0,758

Предел прочности монокристалла, МПа:

иа сжатие 480-548; 96

на изгиб 120-130; 68,5-340

на разрыв 176

Для монокристалла с собственной проводимость» при 298 К:

УЭС, Ом-см (24-28)10*

количество носителей, ем"3. ...... 1,27 ? 1010; 1,5 -10'°

подвижность, смг/(В • с):

электронов 13501100

дырок 480+15

Ширина запрещенной зоны при 300 К, эВ ... 1,1

Диэлектрическая проницаемость 12

Магнитная восприимчивость прн:

ШОК 0,64

1688 К 0,46

Коэффициент преломления при длине волны, мкм:

1,05 3,565

2,6 3,443

2-10 3,5

Отраж ательиая способность при длине во лны > 1,5 мкм 0,3

Твердость: -.

по Бринеллю, ГПа ^

поМоосу 7,0

Модуль упругости 108,9 ,

Коэффициент сжимаемости, Па"1 3,3 -10~13

Энергия связи между атомами, кДж/моль.. 176

В химических соединениях кремний четырехвалентен. Кремний устойчив ко многим кислотам, нерастворим в воде, легко растворяется в горячих растворах щелочей, растворяется также в смеси фтористоводородной и азотной кислот. Почти со всеми металлами кремний образует силициды.

Окисление кремния заметно с 700 К, при этом плоскости (111) окисляются быстрее, чем (100), что связано с большей поверхностной плотностью атомов на плоскости (111). Механические свойства кремния достигают максимальных значений для направлений (111). При температурах > 1000 К кристаллы кремния могут пластически деформироваться.

Обнаружено [54], что при увеличении давления и температуры наблюдается для чистого кремния фазовый переход от кубической структуры алмаза к тетрагональной центрированной решетке белого олова, а затем и к гексагональной.

Кремний обладает характерным блеском полированных металлов, что обусловлено его высокой отражательной способностью. В видимой'

94

области спектра он сильно поглощает свет (коэффициент поглощения ~ 10s см"1). В инфракрасной области спектра кремний практически прозрачен (для довольно широкого диапазона длин волн в этой области коэффициент поглощения > 0,1 см"1)- Растворимость ряда примесей в кремнии иллюстрирует рис. 37 [8].

Качество монокристаллов кремния, используемых для производства приборов, оценивается по существующим стандартам и техническим условиям следующими параметрами: типом электропроводности; величиной и однородностью распределения УЭС; временем жизни неравновесных носителей заряда; подвижностью и концентрацией носителей заряда; кристаллографическим направлением, по которому выращен монокристалл (ориентация); структурными дефектами; концентрацией примесей.

г. ПАРАМЕТРЫ К МЕТОДЫ ИХ ОПРЕЛЕЛВННЯ

Основы электрической проводимости полупроводников, подвижность и концентрация носителей заряда

Как уже отмечалось, связь между атомами в кристаллах кремния носит ковалентный характер и осуществляется двумя коллективизированными валентными электронами (см. рис. 3, г), находящимися энергетически на наиболее низком для данной пары электронов квантовом уровне. При 0 К все валентные электроны участвуют в связях и поэтому электропроводность будет равна нулю.

При описании . электрической проводимости полупроводников вообще и кремния в частности удобно пользоваться понятием энергетических зон, связанных с энергетическим состоянием электронов в кристалле. Зоны получили названия разрешенной зоны проводимости и запрещенной зоны.

Разрешенная зона представляет собой совокупность энергетических зон, возникающих при объединении атомов в кристалл и образующих сплошную полосу, внутри которой электроны могут занимать любой уровень. В соответствии с принципом Паули на одном энергетическом уровне может находиться не более двух электронов одновременно.

Разрешенная зона, образованная энергетическими уровнями валентных (осуществляющих химическую связь) электронов, называется валентной зоной.

Выше валентной зоны Ш (рис. 38, а) располагается зона проводимости /, Если электрон имеет энергию, соответствующую этой зоне, он будет участвовать в электрической проводимости.

Валентная зона и зона проводимости разделяются запрещенной . зоной И, в которой электроны находиться не могут (см. рис. 38, о). Величина или ширина A Eg запрещенной зоны является одним из важ-96

I нейших параметров, характеризующих полупроводниковые свойства I вещества. Как видно из данных, приведенных на с 94, для кремния | ДЕ^составляет 1,1 эВ.

При температуре Т > 0 К за счет флуктуации теплового движения атомов часть электронов получит дополнительную энергию, достаточную для раз