félvezető anyagok
Jelenleg szervetlen félvezető anyagból készül a legtöbb félvezető eszköz. A félvezető elemek közül a germániumot és a
szilíciumot használják a legelterjedtebben. A germánium előállításának kiindulóanyaga a germanit, amelyet bizonyos
szénfajták hamujából v. a cinkgyártás melléktermékeiből állítanak elő. A germanitból már germánium készül, amit
germánium-tetrakloriddá (GeCl4) alakítanak. Ezt a színtelen folyadékot többször desztillálják, és
hidrolízissel germánium-oxiddá (GeO2) alakítják, amely fehéres színű, nehezen oldható por. A
germánium-oxidot hidrogénáramban tiszta germániummá redukálják, és tömbökbe olvasztják. Bár az így kapott germánium
kémiailag igen tiszta, félvezető eszközök gyártásához még további tisztításra szorul. A tisztítás következő és egyben
utolsó szakasza már nem kémiai, hanem fizikai. Ez az eljárás azon a jelenségen alapul, hogy ha egy olvadékot
szakaszosan hagyunk megszilárdulni, akkor a benne levő szennyező anyagok az olvadt részben tömörülnek. Így a már
megszilárdult részben százalékosan kevesebb lesz a szennyező anyag, mint az olvadt részben. A germániumot
belehelyezik egy csónakba, mely megfelelő átmérőjű kvarccsőben mozgatható. A kvarccsövet két-három, egymástól
meghatározott távolságra levő, néhány menetes tekercs fogja át gyűrűszerűen. A tekercseket nagyfrekvenciás árammal
táplálják, s az indukciós hevítés következtében a germániumnak a tekercsekbe eső része megolvad, a távolabb eső
részei szilárd halmazállapotúak maradnak. Az olvadt zónákat meg kell védeni a levegő oxigénjétől, ezért hidrogént
áramoltatnak át a csónakot körülvevő kvarccsövön. A csónak 10 cm/h sebességű, lassú mozgatásával az olvadt zónák
végigvonulnak a csónakban levő germániumrúd egyik végétől a másikig. Az eljárást 10-20-szor mindig ugyanabban az
irányban megismételve, a szennyező anyagok a germániumrúdnak az olvadt zónák mozgási irányában levő végében
gyűlnek össze. Ezeket a végeket levágják, és újabb rudakba olvasztják. A zónaolvasztásos tisztításban a csónak
egyszeri keresztülhúzásával a szennyező anyagok koncentrációja a germániumrúd elejében 3-4 nagyságrenddel
csökkenthető. A zónaolvasztásos tisztítás után kapott germánium olyan tiszta, hogy gyakorlatilag csak saját vezetést
(félvezető) mutat; benne 1O8-109 germániumatomra esik csak egyetlen szennyező atom. Ez
a germánium már alkalmas dióda v. tranzisztor gyártására. A tranzisztorgyártásra már alkalmas germánium rudakat
tégelyekben megolvasztják, és az olvadékba belemártanak egy germánium magkristályt. A magkristály lassú kiemelésével
az olvadékból monokristályt húznak. Húzás közben történik a szükséges szennyező anyagok (akceptor v. donor anyagok)
ellenőrzött és mennyiségileg meghatározott adagolása az olvadékba. Így a kristályhúzással kapott germánium egykristály a
szennyező anyag vegyértékétől függően p- v. n-típusúvá lesz. Darabolás után következik a dióda v. a tranzisztor
gyártása. A félvezető vegyületek száma elvileg több ezer. Közülük a gallium-arzenid, és kisebb mértékben a
gallium-antimonid alkalmas diódák és tranzisztorok gyártására. A kadmium-szulfidot (CdS) fotoellenállások gyártására
használják. Újabban a félvezető-kutatásban egyre nagyobb szerepük van a szerves félvezető anyagoknak. A szerves félvezető kristályok
molekuláit a szervetlen félvezetőkkel ellentétben - általában igen gyenge erők tartják össze. A szervetlen elektromos
tulajdonságait a molekuláik közötti kötésekből kilépő elektronok száma és mozgékonysága határozza meg. A szerves félvezető anyagok
többnyire makromolekulákkal rendelkeznek. A gyakorlati felhasználásukban az a legnagyobb probléma, hogy lényegesen
kisebb bennük az elektronok mozgékonysága, mint a szervetlen félvezetőkben. Ezért a szerves félvezető anyagokkal végzett kutatások
ma még biológiai szempontból jelentősebbek. mint fizikai szempontból. Ezekkel az anyagokkal tanulmányozni lehet a sejt
működését, az élő szervezet funkcióit, biológiai modellkísérleteket lehet végezni velük, és több jel szerint segítséget
nyújthatnak az élő szervezetben lezajló energiaforgalom és információáramlás tanulmányozásához.
Szerkesztette: Lapoda Multimédia
Kapcsolódás
Maradjon online a Kislexikonnal Mobilon és Tableten is
|
Magyar
Angol
Német