Жидкие полупроводники

ЖИДКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, расплавы с электронной электропроводностью, обладающие свойствами полупроводников. Открыты российскими физиками А. Ф. Иоффе и А. Р. Регелем в начале 1950-х годов. При комнатной температуре их электропроводность σ < 10⁵ Ом^-1м^-1 и растёт с повышением температуры. Жидкие полупроводники образуются при плавлении кристаллических ковалентных полупроводников (Se, соединения A^I₂B^VI, Α^IIΒ^VΙ, A^IIIB^VI, А^III₂В^VI₃, A^IVB^IV, A^V2B^VI₃ и др.) в случае сохранения ковалентных межатомных связей. Процесс плавления сопровождается уменьшением или незначительным ростом электропроводности и уменьшением плотности. Однако в ряде твёрдых полупроводников (Si, Ge, соединения А^IIВ^V, А^IIIВ^V, A^II₂B^IV и др.) при плавлении происходит разрушение ковалентных связей, изменение ближнего порядка и резкое увеличение концентрации электронов проводимости, приводящее к переходу в металлическое состояние. В этом случае электропроводность резко (на несколько порядков) возрастает при одновременном увеличении плотности и координационного числа.

Температурная зависимость электропроводности жидких полупроводников описывается выражением σ  = σ₀ехр(-ΔE/2kT), где σ₀ - слабо изменяющаяся функция температуры Т, ΔЕ - энергия активации проводимости, k - постоянная Больцмана. Роль запрещённой зоны, обусловливающей активационный характер проводимости, играет область энергий вблизи минимума плотности состояний в энергетическом спектре электронов. При достаточно глубоком минимуме в его окрестности появляется зона почти локализованных состояний носителей заряда с малой подвижностью (псевдощель). Если при повышении температуры происходит схлопывание псевдощели, то жидкий полупроводник превращается в металл.

Термоэдс жидких полупроводников имеет высокие значения и уменьшается с ростом температуры. Постоянная Холла, как правило, отрицательна (смотри Холла эффект). Жидкие полупроводники в основном малочувствительны к примесям и практически нечувствительны к радиационным возаводействиям. Вязкость жидких полупроводников уменьшается при повышении температуры, особенно вблизи температуры плавления. В некоторых жидких полупроводниках обнаружен так называемый эффект переключения - появление отрицательного дифференциального сопротивления в сильных электрических полях.

Жидкие полупроводники перспективны как термоэлектрический и радиотехнический материалы. Некоторые жидкие полупроводники (например, халькогениды Cu и сплавы Cu₂S-Cu₂Te) имеют повышенные значения дифференциальной термоэдс, что позволяет использовать их в качестве материалов для гетерофазных термоэлементов при высоких (свыше 1500 К) температурах. Кроме того, они могут использоваться для радиационно стойких высокотемпературных термисторов и переключателей.

Лит.: Катлер М. Жидкие полупроводники. М., 1980; Регель А. Р., Глазов В. М. Физические свойства электронных расплавов. М., 1980.