БИНАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

Среди бинарных соединений практическое применение находят соединения А^IIIB^V, А^IIB^VI, А^IVВ^IV.

Карбид кремния. Он является единственным бинарным соединением, образованным полупроводниковыми элементами IV группы таблицы Менделеева. Карбид кремния применяют для изготовления полупроводниковых приборов, работающих при высоких температурах (до 700 °С).

Технический карбид кремния изготовляют в электрических печах при восстановлении диоксида кремния (кварцевого песка) углеродом:

 

SiO₂ + 3С –> SiC + 2СО.

 

Электропроводность кристаллов SiC при нормальной температуре примесная. Тип электропроводности и окраска кристаллов карбида кремния зависят от инородных примесей или определяются избытком атомов Si или С по сравнению со стехиометрическим составом. Чистый карбид кремния стехиометрического состава бесцветен. Примеси элементов V группы (N, P, As, Sb, Bi) и железа в карбиде дают зеленую окраску и электропроводность n-типа, примеси элементов II (Са, Mg) и III групп (В, Al, Ga, In) – голубую и фиолетовую окраску и электропроводность p-типа. Избыток Si приводит к электронной электропроводности SiC, а избыток С – к дырочной.

Карбид кремния применяется для серийного выпуска варисторов (нелинейных резисторов), светодиодов, а также высокотемпературных диодов, транзисторов, тензорезисторов, счетчиков частиц высокой энергии, способных работать в химически агрессивных средах.

Полупроводниковые соединения А^IIIB^V являются ближайшими аналогами кремния и германия. Они образуются в результате взаимодействия элементов III-б подгруппы таблицы Менделеева (бора, алюминия, галлия, индия) с элементами V-б подгруппы (азотом, фосфором, мышьяком, сурьмой). Такие соединения классифицируются на нитриды, фосфиды, арсениды и антимониды. Получают эти соединения или из расплава, который содержит элементы в равных атомных концентрациях, или из раствора соединения, имеющего в избытке элементы III группы, а также из газовой фазы.

На основе арсенида галлия создаются приборы, работающие при высоких температурах и высоких частотах: светодиоды, туннельные диоды, диоды Ганна, транзисторы, солнечные батареи и другие приборы. Для изготовления детекторов в инфракрасной области спектра, датчиков Холла, термоэлектрических генераторов, тензометров применяется антимонид индия. Широкое применение в серийном производстве светодиодов нашел фосфид галлия. В отличие от других соединений группы чрезвычайно высокой чувствительностью к механическим напряжениям обладает антимонид галлия, что позволяет использовать его при изготовлении тензометров.

Соединения А^IIB^VI в большинстве случаев применяют для создания промышленных люминофоров, фоторезисторов, высокочувствительных датчиков Холла и приемников далекого инфракрасного излучения. К таким соединениям относятся ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe. Наиболее изучены соединения свинца PbS, PbSe, PbTe, применяемые для изготовления фоторезисторов в инфракрасной технике, инфракрасных лазеров, тензометров и термогенераторов, работающих в интервале температур от комнатной до 600 °С.