Нимнокилхо

Нимнокилхо гурухи калони моддахо (сахт, моеъ, аморфи), ки аз руи кимати нокилияти электриашон (а) байни металлхо (о — 10е — 104 Ом—1 сантиметр-1) ва диэлектрикхо (о < с 10-1°—Ю-12 Ом-1 ом-1) чой мегиранд (киматхои о ба харорати хона мувофиканд). Чихати аз металлхо фарккунандаи Нимнокилхо ин аст, ки бо афзоиши харорат нокилияти электрии онхо зиёд мешавад. Зеро бо афзоиши харорат харакати гарми бандхои электрониро меканад ва як кисми электронхо ба хомилони озоди чараён табдил меёбанд. Бандхои электрони на факат аз таъсири харорат, балки аз таъсири рушнои, се­ли заррадои сареъ, майдони элект­рии зур ва гайра низ канда мешаванд. Ба хамин сабаб нокилияти электрии Нимнокилхо ба таъсироти беруна, инчунин ба мавчудияти гашхо ва нуксонхо дар кристалл хеле хасоос мебошад.

Бинобар ин бо рохи тагйир додани харорат, дохил намудани гашхо ва гайра нокилияти электрии Нимнокилро дар ху­дудхои васеъ идора кардан мумкин аст. Аз ин ру, агар Нимнокилро ба гурухи алохида чудо накарда, дар бораи холати нимнокилии моддахои гайриметалли сухан мерондем, анику хубтар мебуд. Аммо чун Нимнокил бештар мачмуи якчанд гуруххои махсуси моддахоеро кабул мекунанд, ки хусусияти нимнокилиашон дар харорати хона (300 К) хам равшан зухур меёбанд. Масалан, эле­ментхои гурухи IV системаи даврии элементхои химиявии Менделеев (Ge, Si); пайвастхои элементхои гурухи III (AI, Са, In) ва элементхои гурухи V (Р, As, Sb), ки Нимнокилхои навъи Ain BV (GaAs, InSb, GaP, 1пРва гайра) ном гирифтаанд; элементхои гурухи VI ва V (Те, Se, As, Sb, Bi) ; пайваст­хои навъи A»VBVi( PbS, PbTe, SnTe, GeTe ва г.); пайвастхои гурухи VI ва металлхои нодир (Ti, V, Mn, Fe,Hi, Sm, Eu ва г.); Нимнокилхои органики ва гайра.  Азбаски дар чисми сахт атомхо ё ионхо то масофаи такрибан баробари радиуси атом ба хам наздик меша­ванд, электронхои валенти аз як атом ба атоми дигар гузашта метавонанд.

Чунин мубодилаи электронхо банди ковалентиро ба вучуд меоварад. Ин манзара ба Ge, ки яке аз Нимноуилхои мукаррарист, татбикпазир аст. Хамаи атомхои Ge нейтралианд ва бо банди коваленти ба хам алокаманданд. Аммо мубодилаи электронхо дар байни атомхо бевосита нокилияти электриро ба амал намеорад, зеро умуман таксимоти зичии электрони катъиян мукаррар мебошад; ба хар як банди байни чуфти атомхои хамсоя 2-тои электрон мувофик меояд. Барои дар чунин кристалл ба     вучуд овардани нокилият. кандани акалан яке аз бандхо лозим аст (бо рохи гармкуни, фурубурди фотонхо ва гайра), яъне электронро аз ин банд рахо намуда, онро ба ячейкаи дигари кристалл кучондан лозим аст, дар чои нав ин электрон зиёдати хохад буд. Чунин электрон минбаъд аз як ячейкаи кристалл ба ячейкаи дигар озод харакат карда метавонад (зеро барои он хамаи ячейкахо эквивалентанд). Азбаски ин элект­рон дар тамоми кристалл зиёдати хохад буд, он заряди манфии барзиёдро бо худ мебарад, яъне бо электрони нокилият табдил меёбад.

Банди кандашуда ба сурохи дар саросари кристалл сайркунанда табдил меёбад, зеро дар мавриди мубодилаи зур электрони яке аз бандхои хамсоя дархол чои холишудаи бандро ишгол карда, дар навбати худ «сурохи» навро хосил мекунад. Норасоии электрони яке аз бандхо дар атом (ё худ чуфти атом­хо) ба вучуд омадани як вохид за­ряди мусбатро мефахмонад, ки он гуё якчоя бо сурох аз як кисми кристалл ба кисми дигараш мекучад.

Нокилияти электрии Нимнокилхоро хам электронхои атомхои худи моддаи додашуда (нокилияти хусуси), хам электронхои атомхои гаш (ноки­лияти гаши) ба вучуд оварда метавонанд. Дар баробари ин нуксонхои гуногуни структураи крис­талл, мамалан, вакансияхо, атомхои бай­ни гиреххои панчараи кристалл, инчунин норасои ё барзиёдии атомхои яке аз компонентхои пайвастхои нимнокили (масалан, норасоии. Ni дар NiO ё S дар PbS) низ манбаи хомилони чараён мебошанд.

Гашхо ва нуксонхоро ба донорхо ва акцепторхо чудо мекунанд. Донордо ба хачми Нимнокилхо электронхои барзиёд дода, нокилияти элект­рон и (нокилияти навъи п, аз лотини negative — манфи), аксепторхо бошанд, электронхои валентии моддаеро, ки ба он дохил карда шудаанд, забт карда, суроххо ва дар натича ин нокилияти сурохи (нокплпяти навъи р, аз лотини positive — мусбат) ба вучуд меоранд. Хамчун мисоли донорхо гашатомхои элементхои гурухи V (Р, As, Sb)-po дар Ge ва Si ном бурдан мумкин аст. Ин гуна гашатом дар панчараи кристалли чойгир шуда, дар яке аз ячейкахои он чои атоми Gc-po ишгол мекунад. Дар ин вакт аз 5-то электронхои ва­лентии он 4-тоаш бо хамсояатомхои Ge банди коваленти ташкил мекунанд, электрони 5-ум бошад, барои панчараи додашуда «зиёдати» мешавад, зеро хамаи бандхо аллакай пур шудаанд. Ин электрон, кн дар хеч як ячейкаи элементарии панчараи кристалли «мукими» шуда наметавонад, ба электрони нокилият табдил меёбад.

Айнан хамин тавр, атомхои элементхои гурухи III (В, Al, Ga, In) дар Ge ва Si мисоли аксепторхо мебошанд. Ин аксепторхо бар замми 3 электрони валентин худ яке аэ электронхои валентии Ge-po забт карда, бо хамсояатомхои наздиктарини Ge 4-то банди коваленти хосил менамоянд ва ба ионхои манфии за­ряднок мубаддал мешаванд. Дар чои электрони забтшуда сурох боки мемонад, ки он хангоми хароратхои на  он кадар паст дар саросари крис­талл озод чой иваз карда метавонад.

Гарчанде, ки Нимнокилхо хамчун гурухи махсуси материалхо дар охири асри 19 маълум буданд, факат инкишофи назарияи кванти ба фахмидани хусусиятхои диэлектрхо, Нимнокилхо ва металлхо (Уилсон, ШМА, 19Э1) имконият дод. Чунин хосиятхои асосии Нимнокилхо, ба монанди ростшавии чараён дар чои бахамрасии металл — Нимнокил, фотонокилият ва гайра аз ин хам пештар ошкор ва дар асоси онхр асбобхои аввалин сохта шуданд. О. В. Лосев имконпазирии барои таквият ва генератсияи лаппишхо истифода бурдани контактхои нимнокили (детекторхои кристалли)-ро исбот кард, ки минбаъд чои онхоро лампахои электро­ни ва транзисторхо ишгол намуданд. Аввали солхои 50 асри 20 тадкики пуранчи физикаи Нимнокилхо cap шуд, ки ба он му- ваффакиятхои дар сохаи технологияи софкорию легиронии кристаллхо ба дастомада мусоидат карданд. Вобаста ба кашфи афканишоти мачбури дар GaAs (Д. Н. Наследов, А. А. Рогачёв, С. М. Ривкин, Б. В. Саренков, СССР, 1962) диккати тадкикитчиёнро хосиятхои оптикии Нимнокилхо чалб намуд, ки он ба бунёди лазерхои нимнокили [Холл (ШМА), Б. М. Вул, А. П. Шотов, Ж. И. Алфёров ва дигар (СССР)] оварда расонд.

Тадкикоти васеи Нимнокилхо дар СССР тахти рохбарии А. Ф. Иоффе дар Институти физика ва техникаи Академияи Фанхои СССР oxири солхои 20 cap шуд. Аксари мафхумхои  назариявии Нимнокилхоpo бори аввал Я. И. Френкель, И. Б. Тамм, Б. И. Давы­дов, Е. Ф. Гросс, В. А. Жузе, В. Е.Латакарёв, В. М. Тучкевич ва дигар ташаккул доданд. Дар Точикистон ба тадкикоти сохаи Нимнокилхо кормандони Институти физика ва техникаи Академияи Фанхои РСС Точикистон машгуланд.

Адабиёт: Иоффе А. Ф., Физика полупро­водником, Москва— Ленинград.      1957; Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводни­ков, Москва 1978; Киреев П. С., Физика полупроводников, 2 издание., 1975; Гут­ман Ф., Л а й о н с Л., Органические по­лупроводники, перевод с английского, 1970. Ш. Мавлонов.