Юный техник 1988-08, страница 22

электронов. Ввести трехвалентный индий — образуется дефицит зарядов, или, как его еще называют, дырки.

Так и поступают на практике. И этим ухудшают структуру полупроводника...

Выход ученые ищут давно. Вот если бы полупроводники, например тот же кремний, который благодаря распространенности и физическим свойствам стал основным материалом для производства микросхем, легировать примесями, которые имеют сходную с ним структуру. Вспомнив старинное сравнение атомов вещества с кирпичиками, можно сказать, что «кирпичики» примесей должны быть того же размера.

Перебрав множество материалов, ученые обнаружили подходящий по структуре. Им оказался германий. Но... валентность у него, увы, та же самая. Значит, электрическое равновесие в кремнии он не изменит. Легировать им кремний — получится «масло масляное»...

Специалисты Института тонкой химической технологии знали об этом и все же вели исследования, растворяя германий в кремнии.

Твердые растворы этих элементов интересны сами по себе. Судите сами: ниже какого-то предела концентрации атомы германия, будучи введены в кремний, вовсе с ним не взаимодействуют. Выше этого порога начинается взаимодействие, но оно может идти по различным сценариям: иногда атомы германия группируются вокруг атомов кремния, иногда образуют собственные группировки.

Где этот порог концентраций?

От чего зависит? Что влияет на поведение атомов? Эти вопросы и были предметами исследований. Но, как нередко бывает в науке, обнаруженный эффект представил интерес и в другой плоскости: у образца кремния с добавками германия вдруг обнаружили ярко выраженную, классическую электронную проводимость!

Мы говорили уже, как велика роль примесей в полупроводниковой технологии. Достаточно микроконцентраций постороннего вещества, и полученный образец начинает проявлять свойства самые неожиданные. А методика эксперимента, который поставили ученые, позволяла предположить, что лазейки для примесей были.

Перед началом легирования германий растворяют в расплаве олова, а потом на короткое время открывают специальную шторку реактора, отделяющую расплав от кремниевой подложки, после чего начинается диффузия — кремний как бы вытягивает германий из расплава.

И в олово по чистой случайности могли попасть посторонние примеси, и на стенках графитового реактора, если обработали его перед опытом недостаточно тщательно, могли остаться химические следы прошлых экспериментов.

Чтобы исключить элемент случайности, повторили эксперимент, изменив условия, затем еще раз... Эффект не исчезал!

Почему же примесь той же валентности, что и полупроводник, изменила электрическую картину в кремнии, откуда взялись лишние электрические заряды?

20