如果在金刚石中掺入少量的硼或者氮,它就会变成半导体。为什么?

如果在金刚石中掺入少量的硼或者氮,它就会变成半导体。为什么?,第1张

半导体器件中包含p型和n型两种半导体。P型半导体指本征半导体(纯净未掺杂的半导体)中掺入三价元素杂质,如硅中掺入杂质硼,这样的半导体中多数载流子是空穴;N型半导体指本征半导体中掺入五价元素杂质,如硅中掺入杂质磷,这样的半导体中多数载流子是电子。当p型半导体与n型半导体接触时会在接触面上形成pn结,即是PN结二极管。双极结型晶体管也就是BJT、三极管,其原理都是以PN结为基础的。

元素周期表中,C和Si同族,故在金刚石中掺入少量的硼或者氮,它就会变成半导体。

氮化硼应该和金刚石一样,在常温下是绝缘体,在高温下是半导体。

金刚石的禁带宽度在室温下为5.47 eV,金刚石在一般情况下是绝缘体,因为碳(C)的原子序数很小,对价电子的束缚作用非常强,价电子在一般情况下都摆脱不了价键的束缚,则禁带宽度很大,在室温下不能产生出载流子,所以不导电。不过,在数百度的高温下也同样呈现出半导体的特性,因此可用来制作工作温度高达500℃以上的晶体管。

氮化硼可用于制造熔炼半导体的坩埚及冶金用高温容器、半导体散热绝缘零件、高温轴承、热电偶套管及玻璃成形模具等。

通常制得的氮化硼是石墨型结构,俗称为白色石墨。另一种是金刚石型,和石墨转变为金刚石的原理类似,石墨型氮化硼在高温(1800℃)、高压(800Mpa)下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B-N键长(156pm)与金刚石在C-C键长(154pm)相似,密度也和金刚石相近,它的硬度和金刚石不相上下,而耐热性比金刚石好,是新型耐高温的超硬材料,用于制作钻头、磨具和切割工具。


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