Структура валентної оболонки – ns2np4 (n = 3 для сірки, 4 для селену, 5 для телуру Елементи цієї групи містять два неспарених p-Електрона на зовнішній оболонці, тому дві ковалентні звязку від кожного атома можуть бути спрямовані або до одного атома (при цьому будуть утворюватися двоатомних молекули як в O2), або до двох різних атомам (утворюються багатоатомні молекули у вигляді замкнутих кілець або нескінченних протяжних ланцюжків) Кут між сусідніми ковалентними звязками, спрямованими до двох різних атомам, що не

повинен сильно відрізнятися від 90 ◦ Відмінність може бути повязано або з частковою sp-Гібридизацією хвильових функцій електронів, або зі взаємодією між другими сусідами У кристалі кільця або зігнуті ланцюжка повязані між собою силами Ван-дер-Ваальса Можна очікувати, що звязки тут будуть ще слабше, ніж в кристалах VA підгрупи Фізичні параметри елементів підгрупи наведено в табл 23

Сірка Існує кілька різних поліморфних модифікацій сірки, однак напівпровідниковими властивостями володіє тільки найбільш стабільна при нормальних умовах орторомбічної модифікація Структура цієї фази будується з молекул S8, які мають кільцеву форму, показану на рис 216,б Відстань S-S становить

d = 206

A ˚, що відповідає ковалентному радіусу атома сірки Кути між ковалентними звязками рівні 108 ◦ Окремі компактні молекули S8 відносно слабко повязані між собою силами Ван-дерВаальса

Селен Для найбільш часто зустрічається напівпровідникової модифікації селену (тригональной) характерне утворення довгих спіральних ланцюжків, осі яких утворюють осі c гексагональної структури

Кут між звязками в такому ланцюжку становить 103 ◦, тому можна

Рис 216 а Схема можливого розподілу електронів за квантовими осередкам валентної оболонки елементів підгрупи VIA б – Молекула S8 в кристалічній структурі орторомбічної сірки в, г Схема елементарного осередку гексагональної структури селену, спроектована на площину, перпендикулярну осі z клінографіческая проекція тієї ж самої комірки

говорити, що ці звязки здійснюються не чистими p-, А частково гібрідізоваться sp-Хвильовими функціями Відстань Se-Se в ланцюжку

одно d1 = 237 A ˚, а між атомами в сусідніх ланцюжках – d2 = 349 A˚ ,

що відповідає слабким ван дер Ваальсових силам, що утримує ланцюжка разом Зауважимо, що відстань d2 значно менше, ніж відповідний радіус Ван-дер-Ваальса для атома селену, тому, ймовірно, що у звязку між ланцюжками присутня металева складова, і слід очікувати посилення металевих властивостей елемента Кожен атом у структурі селену виявляється симетрично оточеним шістьма сусідами в базисної площини, а ланцюжки утворюють структуру подібну прутиках у звязці Така складна природа звязків і така кристалічна структура селену призводять до того, що для селену характерна сильна анізотропія електропровідності і рухливості (вздовж і перпендикулярно осі c) Загальна ж недосконалість структури створює в кристалах великі концентрації активних дефектів, тому Se завжди має провідність p-Типу, яку не вдається змінити навіть введенням великих концентрацій домішок

Телур Телур має таку ж структуру, що й селен (відстань

Te-Te в ній залишає 2835

A ˚, а кут між звязками в ланцюжку –

1032 ◦) Однак вона досконаліша, ніж у селену, внаслідок чого

Рис 217 Структура йоду

рухливості носіїв у Теллурі значно вище (μ= 1700 см2 / В · с,

µ= 1200 см2 / В · с) Властивості Te анізотропни, хоча і не в такій мірі,

як у Se Тип провідності Te також завжди дірковий

З таблиці 23 видно, що кореляція між величиною Eg і порядковим номером елементів VIA підгрупи така ж, як і у елементів IVA і VA підгруп

З елементів VIIA підгрупи до напівпровідників відноситься тільки твердий йод Структура йоду (рис 217) складається з молекул I2, в яких пари атомів міцно повязані між собою ковалентними звязками Сили Ван-дер-Ваальса, що утримують молекули в кристалі, дуже слабкі При слабкому нагріванні кристал руйнується, причому молекули зберігаються і в рідкому і газоподібному фазі Лише при нагріванні до температури 1200 ◦ С при тиску в 01 МПа близько половини молекул дисоціює на окремі атоми Відстань між атомами I-I в молекулі становить d = 27 A ˚, а найближча відстань між різними молекулами – d = 354 A˚

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002