WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

но быть достаточно велико. В случае p-Hg0.8Cd0.2Te Напрашивается вывод, что обнаруженное здесь явле 0.015, поэтому второе слагаемое в (5) доминирует ние — это специфическая особенность проводимости только при ri j > 7al. В условиях выполнения зако- по вакансиям Hg, которые в нейтральном состоянии на Мотта (1), когда характерная длина прыжка равна связывают две дырки, а не одну, как в случае примесных al(T0/T )1/4, это неравенство эквивалентно требованию акцепторов. Возможно, что таким способом проявляется T0 > 2500T 104 K. Исследованные здесь кристал- взаимное влияние этих дырок при перескоке одной из лы вполне удовлетворяли такому требованию (рис. 3).

них на свободную вакансию. В самом деле, истинная волВ этой связи можно было ожидать неплохого согласия новая функция основного состояния должна обеспечирезультатов приведенного выше расчета 0M и данных вать наименьшую энергию связи среди всех возможных эксперимента. функций. Поскольку подавляющая часть дырочной плотДействительно, в части температурной зависимости ности сосредоточена в остове акцепторного состояния, величины 0M соотношение (7) полностью совпадает его энергия слабо чувствительна к значениям волновой с экспериментальной зависимостью (2) в пределах по- функции в области хвоста. Поэтому даже незначительгрешности измерений. Более того, подставляя в (7) ные проявления взаимодействия связанных дырок могут типичные для кристаллов узкощелевого Hg0.8Cd0.2Te повлечь существенные изменения дырочной плотности значения 0.015 и 0 3 · 10-8 Ом · см, получим на большом удалении от остова акцептора. Не исключено 0M 0.01 Ом · см. Это значение по порядку величины также, что наблюдаемое поведение 0M свидетельствует вполне соответствует представленным на рис. 2 экспери- о коллективном характере явления, т. е. что вероятность ментальным данным для области низких концентраций перескока определяется одновременно всеми дырками, вакансий [VHg] 1016 см-3. связанными вакансиями, расположенными вдоль пути пеС другой стороны, эксперимент обнаруживает силь- рехода. В пользу этого предположения свидетельствует ную концентрационную зависимость 0M, описываемую зависимость 0M не только от концентрации [VHg], но и эмпирическим соотношением (3), между тем как форму- от плотности состояний gF вблизи уровня Ферми.

ла (7) не содержит в явном виде ни [VHg], ни T0 (помимо В любом случае полученные здесь и в [4] экспеотношения T0/T ). риментальные данные позволяют достаточно уверенно Такое поведение 0M довольно неожиданно. В самом утверждать, что наблюдаемое уменьшение 0M вызвано деле, в исследованных кристаллах при низких темпера- соответствующим увеличением интеграла перекрытия.

Если предположить, что это происходит вследствие турах подавляющее большинство вакансий нейтральны, увеличения дырочной плотности в области ”хвоста” а их энергетические уровни расположены достаточно высоко над уровнем Ферми. Поэтому присутствие ней- акцепторного состояния, и учесть, что она при этом остается малой, то становятся понятными практически тральных вакансий, казалось бы, не должно сказываться все известные особенности прыжковой проводимости на прыжковом переносе заряда. В то же время сильная кристаллов p-Hg0.8Cd0.2Te.

зависимость 0M от их концентрации [VHg] указывает Во-первых, низкая дырочная плотность в области хвона непосредственное участие вакансий в этом явлении.

ста акцепторного состояния вполне может быть причиСтоль же неожиданна зависимость 0M от T0 (или же ной отличий прыжковой проводимости нестехиометриот плотности акцепторных состояний gF вблизи уровня Ферми, связанной с T0 отношением обратной пропорци- ческих образцов p-Hg0.8Cd0.2Te и кристаллов, легированных медью. В этом материале вероятность прыжка ональности).

-1/ между соседними центрами (ri j NA ; область 3Согласно [8], величина 0M определяется радиусом проводимости) определяется исключительно перекрытикорреляции критической подсетки и предэкспоненциальем остовов волновых функций, если [VHg] > 1015 см-ным множителем в интеграле перекрытия. С другой стороны, как показывает рис. 2, 0M уменьшается на 4 по- или если NA > 1014 см-3 для меди, т. е. при всех конрядка величины и более при увеличении количества VHg.

центрациях акцепторов, встречающихся в реальном эксЭто нельзя объяснить изменением радиуса корреляции, перименте. Напротив, в случае проводимости с перепоскольку тот, по определению, не способен уменьшить- менной длиной прыжка, как было показано выше, в ся столь значительно. В противном случае он стал бы соотношении (5) реально преобладает второе слагаемое, меньше длины прыжка, что лишено смысла (см. [8]). От- а ri j = al(T0/T )1/4. В этих условиях вычисления сюда следует, что наблюдаемое поведение 0M вызвано показывают, что при достаточно низких концентрациях главным образом изменением величины предэкспоненци- акцепторов проводимость с переменной длиной прыжального множителя в интеграле перекрытия. ка будет доминировать над 3-проводимостью при всех Необычность такой ситуации усугубляется тем, что температурах, где зонная проводимость полностью выв случае проводимости по простым примесным акцеп- морожена. Для однозарядного акцептора (меди) исчезноторам, наблюдавшейся в [4] при [VHg] > 4 · 1017 см-3, вение участка 3-проводимости должно наблюдаться при Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. О предэкспоненциальном множителе в законе Мотта для прыжковой проводимости... NA 1016 см-3, тогда как для двухзарядной вакансии, чье Список литературы состояние более компактно, — при [VHg] 1017 см-3.

[1] А.И. Елизаров, В.И. Иванов-Омский. ФТП, 15, 927 (1981).

В эксперименте (см. [3]) концентрация меди в легиро[2] А.И. Елизаров, В.В. Богобоящий, Н.Н. Берченко. ФТП, 18, ванных кристаллах p-Hg0.8Cd0.2Te была выше 1016 см-3, 455 (1984).

поэтому там доминировала 3-проводимость. Если бы [3] В.В. Богобоящий, С.Г. Гасан-заде, Г.А. Шепельський. ФТП, дырочная плотность в области r al оставалась не34 (4), 411 (2000).

изменной, то и в нестехиометрических кристаллах [4] В.В. Богобоящий. ФТП, 35, 34 (2001).

с [VHg] > 1017 см-3 также наблюдалась бы 3-прово[5] N.F. Mott. J. Non-Cryst. Sol., 1, 1 (1968).

димость. Однако увеличение дырочной плотности при [6] В.В. Богобоящий. ФТП, 34, 955 (2000).

r al приводит к тому, что в таких кристаллах, как [7] Н. Мотт, Е. Дэвис. Электронные процессы в некристали при [VHg] < 1017 см-3, по-прежнему превалирует лических веществах (М., Мир, 1982) т. 1.

[8] Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. Электронные свойства проводимость с переменной длиной прыжка.

легированных полупроводников (М., Наука, 1979).

Во-вторых, при [VHg] < 4 · 1017 см-3 дырочная плот[9] V.V. Bogoboyashchiy. Proc. SPIE, 3486, 325 (1997).

ность в области хвоста все еще мала, поэтому ее уве[10] В.В. Богобоящий. Конденсированные среды и межфазные личение практически не сказывается на остове волновой границы, 2 (2), 132 (2000).

функции. Соответственно энергия связи дырки, а вместе с ней и оба радиуса (ah и al) также остаются неизмен- Редактор Т.А. Полянская ными. Это вполне согласуется с экспериментальными результатами, полученными ранее в работах [3,4].

The preexponential factor in Mott’s law В-третьих, высокую температуру перехода к прыжкоfor variable ranged hopping conductance вой проводимости, наблюдающуюся в нелегированных in low-compensated p-Hg0.8Cd0.2Te кристаллах p-Hg0.8Cd0.2Te с вакансиями ртути, легко crystals объяснить малыми значениями 0M.

В-четвертых, малая дырочная плотность в области V. Bogoboyashchiy асимптотического хвоста волновой функции объясняет Kremenchuk State Polytechnic University, высокие значения концентрации акцепторов, соответ39614 Kremenchuk, Ukraine ствующей переходу Мотта в кристаллах p-Hg0.8Cd0.2Te.

В этом случае перекрытие, вызванное наличием хвостов

Abstract

Variable ranged hopping conductance both in annealed примесных состояний, мало по величине и не достаточно and in as-grown p-Hg0.8Cd0.2Te crystals (undoped or indium для образования широкой акцепторной зоны.

doped ones) is studied at 4.2-125 K in the density range 1016-4 · 1017 cm-3. Using results obtained in the investigations, the temperature and density dependences of the pre-exponential 5. Заключение factor 0M in the Mott’s law have been found. It is shown that the temperature dependence of 0M agrees well with theoretical Таким образом, результаты исследования позволяют calculations made in the one-particle approach. On the other сделать следующие выводы.

hand, 0M strongly depends on both the vacancy density and the 1. Предэкспоненциальный множитель 0M в законе parameter T0 in Mott’s law, which is in consistent with theory Мотта для прыжковой проводимости слабокомпенсиsuggested. The dependence has a power-type form; the power рованных кристаллов p-Hg0.8Cd0.2Te сложным образом index being equal to 2.3-2.4 for both parameters.

зависит от концентрации акцепторов и плотности их состояний вблизи уровня Ферми. Температурная зави симость 0M удовлетворительно описывается в рамках традиционной теории прыжкового переноса заряда. В то же время, вопреки ожиданиям, в эксперименте наблю дается сильная концентрационная зависимость 0M. По мере увеличения концентрации акцепторов величина 0M быстро уменьшается в результате роста интеграла перекрытия. Этот эффект предопределяет появление высокотемпературной прыжковой проводимости кристаллов p-Hg0.8Cd0.2Te с высокой концентрацией вакансий ртути.

2. В изолированном акцепторе в алмазоподобных полупроводниках с малой массой легкой дырки основная часть дырочной плотности сосредоточена в области остова волновой функции состояния. На область асимптотического хвоста состояния приходится порядка 3/2 всей дырочной плотности, где = mlh/mhh — отношение эффективных масс легких и тяжелых дырок.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.