высокочистые вещества

[highly purified materials] — простые (химические элементы) и сложные вещества, содержат примесей от 10^-6до 10^-8 мас. %, но ≤10^-3 мас. %. Такие вещества играют важную роль в полупроводниковой промышленности, атомной энергетике, волоконной оптике и т.д. Для каждого полупроводникового вещества существует свой набор примесей, называемых лимитируемыми, которые мешают проявлению необходимых свойств. Высокочистые вещества, в которых остаток содержания лимитируемых примесей таково, что начинают проявляться требуемые свойства полупроводника, называются веществами особой чистоты. В настоящее время это 10^-8 — 10^-7 мас. %. Единой международной классификации веществ по степени их чистоты не существует. В отечественной промышленности существует классификация веществ особой чистоты. Веществу присваивается марка, указывающая на число лимитируемых примесей и их суммарное содержание, например, «ОСЧ 10-6» означает, что определено 10 лимитируемых примесей неорганических веществ с их суммарной мас. долей 10^-6 %. Если контролируются только примеси органических веществ, то марка записывается, например, «ОП-3 ОСЧ», в которой указана массовая доля органической примеси (ОП) 10^-3 %. Если контролируются примеси той и другой природы, то соответсвенно марка, например, «ОП-3 ОСЧ 8-4», указывает на суммарную массовую долю органических примесей 10^-3 %, и суммарную массовую долю восьми лимитируемых неорганических примесей 10^-4 %.
Получение высокочистых веществ заключается в их глубокой очистке или в очистке исходных веществ для их синтеза. В основе химических, дистилляционных, кристаллизационных, электрохимических и других методов глубокой очистки лежат методы разделения, использующие какой-либо разделительный эффект, обусловлавливаемый различием свойств основного вещества и примеси.
Полупроводники классифицируют по количеству химических элементов, входящих в их состав, на элементарные, двойные (бинарные), тройные полупроводниковые соединения и тд.
Элементарные полупроводники: В (а-модификация), С (алмаз), Si, Ge, Sn (серое олово), Р (черный фосфор), As (α-модификация), Sb (а-модификация), S (β-модификация), Se (серый), Теs (а-модификация).
Полупроводниковые соединения принято объединять по номерам групп Периодической системы, которым принадлежат элементы, их образующие, например соединения элемента I группы с элементом V группы типа Na₃Sb, KSb, Cu₂Se, Ag₂Te и др.; соединения элемента II группы с элементом IV группы типа Mg₂Si, Ca₂Ge и др.
Многочисленные группы представляют тройные полупроводниковые соединения в системах: I-II-IV, I-II-V, I-II-VII, I-III-IV, I-III-V, I-III-VI, I-IV-V, I-IV-VI, например CuInSe₂, Cu₂GeTe₃, AgBiS₂, CuFeS₂, ZnIn₂S₄, и т.д.; четверные соединения I-IV-V-VI, например CuCdlnSe₃, AgCd₂InTe₃, CuPbBiS₃ и др.
Элемент, полупроводники и полупроводниковые соединения образуют твёрдые растворы, которые тоже обладают полупроводниковыми свойствами. Свойства твёрдых растворов отличаются от свойств полупроводниковых веществ, образующих твёрдые растворы. Эти полупроводники составляют группу полупроводниковых твёрдых растворов.
Некоторые твёрдые полупроводники могут существовать не только в кристаллическом, но и в аморфном, стеклообразном состояниях. Это — некристаллические полупроводники. К стеклообразным полупроводникам относят материалы, получаемые переохлаждением расплава с последующим быстрым затвердеванием, например Se, халькогенидные стекла на основе As, Ge, Tl (As₄₀Se₆₀, GeS₂, AsSe и др.), на основе соединений A^IIB^IVC₂^V(CdGeAs₂). Материалы, которые получаются в некристаллическом состоянии только с использованием специальных методов из газовой (паровой) фазы, представляют группу аморфных полупроводников. В нее входят аморфные α-Si, α-Ge, соединения A^IIIB^V(GaAs, GaP и др.), A^IIB^VI(CdSe, CdS и др.).
В отличие от металлов электропроводность полупроводников с повышением температуры не убывает, а возрастает. Для полупроводников характерна также высокая чувствительность электропроводности к содержанию примесей. При этом их концентрации не превышают 0,01-0,1 ат. % и чаще бывают на несколько порядков меньше. Высокая чувствительность электропроводности проявляется не к любой примеси. Примеси, которые увеличивают электропроводность, называют электрически активными (электроактивными).
Для полупроводниковых соединений свойственна еще и высокая чувствительность электропроводности к дефектам кристаллической решетки, к отклонению соединений от стехио-метрического состава. Образующиеся при отклонении от стехиометрии избыточные атомы или вакантные узлы решетки аналогично электроактивным примесям приводят к увеличению электропроводности. Вакансии, межузельные атомы, антиструктурные дефекты называют часто собственными точечными дефектами.

Смотри также:
— Вещества
— радиоактивные вещества
— полупроводниковые вещества (полупроводники)
— поверхностно-активные вещества (ПАВ)