Dejenere yarı iletken

Dejenere yarı iletken, malzemenin bir yarı iletkenden çok bir metal gibi davranmaya başladığı kadar yüksek bir katkı/ uyarılma seviyesine sahip bir yarı iletkendir. Dejenere olmayan yarı iletkenlerin aksine, bu tür yarı iletkenler, içsel taşıyıcı konsantrasyonunu sıcaklık ve bant aralığı ile ilişkilendiren kütle hareket yasasına uymaz.

Orta düzeyde katkılama seviyelerinde, katkı atomları, sırasıyla iletkenlik veya değerlik bantlarına termal yükseltme (veya bir optik geçiş ) ile elektronları veya delikleri bağışlayabilen lokalize durumlar olarak düşünülebilen bireysel katkı seviyeleri yaratır. Yeterince yüksek safsızlık konsantrasyonlarında, bireysel safsızlık atomları, katkı/ uyarılma seviyelerinin bir safsızlık bandında birleşeceği kadar yakın komşular haline gelebilir ve böyle bir sistemin davranışı, bir yarı iletkenin tipik özelliklerini, örneğin sıcaklıkla iletkenliğinde artışını göstermeyi bırakır. Öte yandan, dejenere bir yarı iletken, gerçek bir metalden çok daha az yük taşıyıcıya sahiptir, bu nedenle davranışı birçok yönden yarı iletken ve metal arasında aracıdır.

Pek çok bakır kalkojenit, değerlik bandında nispeten çok sayıda deliğe sahip dejenere p-tipi yarı iletkenlerdir . Bir örnek, Mg katkılı LaCuOS _1−x Se _x sistemidir. Geniş aralıklı bir p tipi dejenere yarı iletkendir. Dejenere yarı iletkenlerin tipik bir özelliği olan delik konsantrasyonu sıcaklıkla değişmez.^[1]

Bir başka iyi bilinen örnek, indiyum kalay oksittir. Plazma frekansı IR aralığında^[2] olduğu için oldukça iyi bir metalik iletkendir ancak spektrumun görünür ışık aralığında şeffaftır.

Kaynakça

^ Hidenori Hiramatsu; Kazushige Ueda; Hiromichi Ohta; Masahiro Hirano; Toshio Kamiya; Hideo Hosono (15 Aralık 2003). Wide gap p-type degenerate semiconductor: Mg-doped LaCuOSe. Thin Solid Films, Proceedings of the 3rd International Symposium on Transparent Oxide Thin films for Electronics and Optics. 445. ss. 304-308.
^ Scott H. Brewer (2002). "Indium Tin Oxide Plasma Frequency Dependence on Sheet Resistance and Surface Adlayers Determined by Reflectance FTIR Spectroscopy". J. Phys. Chem. B. 106 (50): 12986-12992. doi:10.1021/jp026600x.

İlgili Araştırma Makaleleri

Yarı iletken üzerine yapılan mekanik işin etkisiyle iletken özelliği kazanabilen, normal şartlar altında yalıtkan olan maddelerdir.

Elektrik akımı, elektriksel akım veya cereyan, en kısa tanımıyla elektriksel yük taşıyan parçacıkların hareketidir. Bu yük genellikle elektrik devrelerindeki kabloların içerisinde hareket eden elektronlar tarafından taşınmaktadır. Ayrıca, elektrolit içerisindeki iyonlar tarafından ya da plazma içindeki hem iyonlar hem de elektronlar tarafından taşınabilmektedir.

Metalik bağ, esas olarak metaller arasındaki, bir ya da daha çok atomu bir arada tutan bir kimyasal bağ türüdür. Metal atomlarının latisindeki serbest elektronların yer değiştirmiş olarak paylaşılması esasına dayanır. Metalik bağ, kovalent bağ ve iyonik bağ ile birlikte üç güçlü etkileşimden (bağ) biridir. Kimyasal bir etkileşimdir.

Elektriksel iletken, elektriği ileten maddelere verilen addır. Atomların dış yörüngesindeki elektronlar atoma zayıf olarak bağlıdır. Isı, ışık ve elektriksel etki altında kolaylıkla atomdan ayrılırlar. Gümüş, bakır ve altın iyi iletkenlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Yarı-metal</span>

Yarı metal kristaller, üzerinden taşınan elektronları spin özelliklerine göre geçirir ya da geçirmezler. Mesela taşınan elektron spin yukarı durumdaysa geçirmezken, spin aşağı durumdaysa geçirebilir. Bunun tam tersi de olabilir. Kristal geçirmediği spin durumlarına yarı iletken gibi davranabilir. Bazı grafin şeritleri, bazı organometalik teller yarı metal özelliği gösterirler. Örneğin Vanadyum Benzen'in sonsuz uzunluktaki organometalik tel yapısı yarı metal özelliğine sahiptir.

Mott geçişi yoğun madde fiziğinde metal-ametal geçişi için kullanılır. Elektrik alan perdelemesinden dolayı, metalik ortamdaki potansiyel enerji atomun denge pozisyonu çevresinde keskin tepeler oluşturur, elektronlar lokalize olur ve metal ortamdan akım geçmez.

Metal-yalıtkan geçişi, elektriksel yük iletkenliği iyi olan metallerden yük iletkenliği pasif hale getirilmiş yalıtkanlara geçişi ifade eder. Bu geçişler basınç veya yarı iletkenlerde aşılama gibi çeşitli parametrelerin değiştirilmesiyle sağlanabilir.

Fermi enerjisi, elektronların toplam kimyasal potansiyeli ya da elektrokimyasal potansiyeli olarak tanımlanır ve µ veya $\text{[math]}$ şeklinde gösterilir. Bir cismin Fermi seviyesi, bir termodinamik miktardır ve termodinamik iş, cisme bir elektron eklemeye ihtiyaç duyduğundan ötürü, Fermi seviyesi önemlidir. Fermi seviyesinin açık bir şekilde anlaşılması-elektronik özelliklerin belirlenmesinde Fermi seviyesinin elektronik bağ yapısı ile olan ilişkisi ve bir elektronik devrede Fermi seviyesinin voltaj ve yük akışı ile olan ilişkisi- katı hal fiziğinin anlaşılması için gereklidir.

Elektriksel yalıtkan, elektrik yükünün serbestçe akamadığı maddelerdir. Bu yüzden elektrik alanının etkisi altında kaldıklarında, elektrik akımını iletmeleri zordur. Mükemmel yalıtkanlar bulunmamaktadır. Ancak, cam kâğıt ve polietilen tabanlı vesaire gibi yüksek özdirence sahip bazı maddeler çok iyi elektrik yalıtkanlarıdır. Daha düşük özdirençleri olan maddeler hala elektrik kablolarında kullanılmak için yeterlidir. Kauçuk benzeri polimerler ve birçok plastik bu gruba dâhildir. Bu tür malzemeler düşükten orta dereceli gerilimleri güvenli bir şekilde yalıtılmasına hizmet eder.

Fizikte, Alan etkisi, elektriksel alanın uygulanması sonucu materyaldeki elektrik iletkenliğinin değişimidir. Bir metalde elektriksel alanın uygulandığı bölgenin elektron yoğunluğu yüksektir ve elektrik alan metalin içine çok kısa bir mesafede yayılabilir. Ancak bir yarı-iletken de elektriksel alanın uygulandığı bölgenin elektron yoğunluğu düşük olduğu için elektriksel alan metalin içinde uzun bir mesafeye yayılabilir. Bu yayılma yarı-iletkenin yüzeyine yakın olan kısımlarının iletkenliğini değiştirir ve buna Alan Etkisi denir. Alan etkisi, Schottky Diyotu ve Alan Etkisi Transistörünün, MOSFET, JFET ve MESFET’in, temelinde yatar.

Yoğun madde fiziğinde, Cooper iletken çifti veya bina kontrol sistemi (BCS) iletken çiftinin belli koşullarda düşük sıcaklıkla sınırlanmasının elektron iletkeni olduğu ilk kez 1956 yılında Amerikalı fizikçi Leon Cooper tarafından tanımlanmıştır. Metal bir kapta elektronlar arasında rastgele küçük bir etkileşimin Fermi enerjiden daha düşük bir enerji imkânı sağlayan ikili elektronların durumuna sebep olduğunu ve bu ikililik durumunun sınırlı olduğunu gösterdi. Konvensiyonel süper iletkenlerde, bu etkileşim elektro-fonondan kaynaklı olmasıdır. Cooper çifti için süper iletkenlik, 1979 yılında Nobel ödülü alan John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer tarafından ilerletilmiş BCS teorisinde tanımlanmıştır.

Katı hal fiziğinde, bir katının elektron kuşak yapısı ; katıdaki bir elektronun sahip olabileceği enerji aralıkları ya da sahip olamayacağı enerji aralıkları olarak tanımlanır. Enerji bant teorisi bu bant ve bant boşluklarını atom veya moleküllerin büyük periyodik kafeslerindeki bir elektron için, izinli kuantum mekaniksel dalga fonksiyonlarını inceleyerek çıkarır. Bant teorisi katıların birçok fiziksel özelliklerini; örneğin elektriksel direnç ve optik soğurum gibi, açıklamak için başarılı bir biçimde kullanılmaktadır ve katı hal cihazları anlamanın temelini oluşturmaktadır.

Yüksek sıcaklık süperiletkenleri, normalin üzerinde sıcaklıklarda süperiletken olarak davranan materyallerdir. İlk yüksek sıcaklık süperiletkeni, 1986’da IBM araştırmacıları Georg Bednorz ve K. Alex Müller tarafından keşfedilmiştir ve 1987’de seramik materyalindeki yüksek iletkenlik keşfinde önemli atılımlarından dolayı Nobel Fizik Ödülü ile ödüllendirilmişlerdir. Sıradan ya da metalik süperiletkenler genellikle 30 Kelvin (-243,15 °C) altında geçiş sıcaklıklarına sahipken yüksek sıcaklık süperiletkenleri 138 K (-135,15 °C) kadar iletkenlik sıcaklıklarıyla gözlemlenir. 2008’e kadar sadece belirli bakır ve oksijen bileşiklerinin (kupratlar) yüksek sıcaklık süperiletkenlik özelliklerine sahip olduğuna inanılıyordu ve yüksek sıcaklık süperiletkenlik terimi bizmut, stronsiyum, kalsiyum, itriyum, baryum gibi bileşikler için bakır oksijen süperiletkenleri yerine kullanılıyordu; fakat şu an birçok demir bileşiğinin yüksek sıcaklıklarda süperiletkenliği biliniyor.

Elektriksel öz direnç, belirli bir malzemenin elektrik akımının akışına karşı nicelleştiren bir özelliktir. Düşük bir direnç kolaylıkla elektrik akımının akışını sağlayan bir malzeme anlamına gelir. Karşıt değeri, elektrik akımının geçiş kolaylığını ölçen elektriksel iletkenliktir. Elektriksel direnç, mekanik sürtünme ile kavramsal paralelliklere sahiptir. Elektriksel direncin SI birimi ohm, elektriksel iletkenliğin birimi ise siemens (birim) (S)'dir.

Yüzey katmanı etkisi ; akım yoğunluğu iletkenin yüzeyinin yakınında en büyük olacak şekilde bir iletken içinde dağıtılan bir alternatif elektrik akımı (AC) eğilimidir ve iletkenin derinliklerinde azalır. Elektrik akımı, iletkenin dış yüzeyi ile yüzey derinliği denilen bir derinlik arasında ağırlıklı olarak akar. Yüzey etkisi yüzey derinliğinin küçük olduğu yerlerde yüksek frekanslar için iletkenin direncinin artmasına sebep olur. Böylece, iletkenin kesitinin etkisini azaltır. Deri etkisi alternatif akımdan kaynaklanan değişen manyetik alanın neden olduğu Eddy akımına karşıt kaynaklanmaktadır. 60 Hz'de bakır'ın yüzey derinliği yaklaşık 8,5 mm. Yüksek frekanslarda yüzey derinliği çok daha küçük olur. Yüzey etkisi nedeniyle artan AC direnç özel dokuma litz tel kullanılarak hafifletilebilir. Çünkü büyük bir iletkenin iç akımını çok az taşır. Ayrıca bu tür boru gibi boru şeklinde iletkenler ağırlık ve maliyet tasarrufu için kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Yöresizleşmiş elektron</span> bir katı metal, iyon veya molekülde bulunan elektronların tek bir atom veya kovalent bağ ile ilişkili olmaması

Yöresizleşmiş elektronlar veya delokalize elektronlar bir katı metal, iyon veya molekülde bulunan elektronların tek bir atom veya kovalent bağ ile ilişkili olmamasını tanımlar.

Safsızlık, belirli miktarda sıvı, gaz veya katı kimyasal içinde o kimyasalın genel içeriğinden farklı yabancı kimyasallar bulunmasıdır.

Yarı iletken üretiminde doping (katkılama), elektriksel, optik ve yapısal özelliklerini modüle etmek amacıyla içsel bir yarı iletkenin içine safsızlıkların kasıtlı olarak eklenmesidir. Dopingli (katkılı) ürün, dışsal bir yarı iletken olarak tanımlanır.

Fotokırılma etkisi, belirli kristallerde ve ışığa kırılma indekslerini değiştirerek tepki veren diğer malzemelerde görülen doğrusal olmayan bir optik etkidir. Bu etki, geçici, silinebilir hologramları saklamak için kullanılabilir ve holografik veri depolaması için kullanışlıdır. Aynı zamanda bir faz eşlenik ayna veya optik uzaysal soliton oluşturmak için de kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Oksijensiz bakır</span>

Oksijensiz bakır (OFC) veya oksijensiz yüksek termal iletkenlikli (OFHC) bakır, oksijen seviyesini %0,001'e veya altına düşürmek için elektrolitik olarak rafine edilmiş ve işlenmiş yüksek iletkenlikli bakır alaşımları grubuna verilen isimdir.

Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.