 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
168
Через некоторое время в центре внимания разработчиков оказались монокристаллы арсенида
галлия, выращенные на подложках из монокристаллического фосфида индия. Современная
технология позволяет получить несколько слоев арсенида галлия различной толщины с различным
содержанием примесей. Из арсенид-галлиевых материалов изготавливают рабочие узлы лазеров и
лазерных дисплейных устройств, применяемых в длинноволновых оптических линиях связи.
В процессе разработки новых полупроводниковых материалов были неожиданно открыты
полупроводниковые свойства аморфного (некристаллического!) кремния. К настоящему времени
открыты совершенно новые группы материалов, обладающих электрической проводимостью.
Физические свойства их в значительной степени зависят от локальной структуры и молекулярных
связей. Некоторые из таких материалов относятся к неорганическим, другие – к органическим
соединениям.
Изучение органических материалов с электропроводящими свойствами началось в конце 60-х,
когда были синтезированы проводящие органические кристаллы. Такие проводники были
получены в реакциях соединений тетратиафульвалена и тетрационохинодиметана. Молекулы
данных соединений имеют плоскую структуру, и в смешанном кристалле они располагаются
последовательно, образуя столбы. В результате взаимодействия смежных молекул формируются
комплексы с переносом заряда. Такое взаимодействие возможно при наличии донора – молекулы,
легко отдающей электроны, и акцептора – молекулы, принимающей их. Роль донора выполняет
молекула тетратиафульвалена, а роль акцептора – молекула тетрацианохинодиметана. При
переносе заряда между молекулами возникает электрический ток вдоль проводящего столбика.
Механизм переноса заряда в проводящих столбиках обнаружен и в других материалах –
полимерных проводниках. В таких проводниках большие плоские молекулы служат элементами
проводящего столбика и образую металломакроциклы, соединяющиеся друг с другом посредством
ковалентно связанных атомов кислорода. Такая химическая сконструированная молекула обладает
электрической проводимостью, и это – настоящая сенсация. Атомы металла и окружающие его в
плоском макроцикле группы можно заменить и модифицировать различными способами. В
результате можно получить полимер с заданными электропроводящими свойствами.
В углеродном скелете одного из простейших органических полимеров двойные связи
чередуются с одинарными. Такая связь называется сопряженной. Она обусловливает подвижность
электрических зарядов вдоль углеродной цепи. Данные полимеры с присадками брома, йода и
пентафторида мышьяка приобретают металлический блеск и свойство проводить электрический
ток лучше многих металлов, например таких, как медь.
Технология изготовления полимерных проводников уже освоена, и число разновидностей таких
проводников становится все больше. Под воздействием определенных реагентов
полипарафенилен, парафениленсульфид, полипиррол и другие полимеры приобретают
электропроводящие свойства.
В настоящее время разрабатываются технологии синтеза полимерных проводников,
обладающих прочностью, термопластичностью и эластичностью. Проводятся работы по созданию
электрохимическим методом дешевых фотоэлектрических элементов для преобразования
солнечной энергии в электрическую. Возможно, с помощью полимерных электродов удастся
создать легкие батареи с подзарядкой и большой плотностью аккумулирующей энергии.
В некоторых твердых материалах с ионной подвижной структурой подвижность ионов
сравнивается с подвижностью ионов в жидкости. Подобные материалы – твердотельные ионные
проводники – используются в устройствах памяти, дисплеях, датчиках, а также в качестве
электролитов и электродов в батареях. Например, бета-алюминий натрия служит твердым
проводящим электролитом в натриево-серной батарее.
Обычно ионное твердотельное вещество, например хлорид натрия, имеет определенный