WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

растет с уменьшением Vg (рис. 6, a), что связано с Релаксационный ток, возникающий при резком уменьувеличением размера ячейки перколяционного кластера шении поля, измерялся с помощью автоматизированза счет уменьшения плотности состояний на уровне ной системы на основе нановольтметра НР 3457А, Ферми [5]. В то же время в зависимости Rxy/Rxx от Vd позволяющего осуществлять дискретизацию сигнала с явного роста амплитуды флуктуаций не наблюдается.

частотой 20 Гц. Сигнал с образца регистрировался чеЭто означает, что в данном случае увеличение радиурез преобразователь ток–напряжение с быстродействием са корреляции перколяционного кластера, связанное с 0.1 с, чувствительностью несколько пА, динамическим уменьшением плотности состояний на уровне Ферми, диапазоном до 104 пА. На рис. 8, a приведены кривые компенсируется его уменьшением за счет роста прорелаксации тока, полученные при нескольких темпераПри Vd 9 В и выбранном значении Vg = 8.9В удельное со- турах и разных начальных значениях поля (конечное противление в канале вблизи стока понижается из-за образования поле было одинаковым и составляло 30 В/см). На кривых дырочного канала обогащения, что приводит к дополнительному росту наблюдаются области быстрого и медленного спада поля вблизи холловских зондов. Оценки распределения поля в образце тока. Область быстрого спада находится за пределами показывают, что при использованных значениях тянущего напряжения до 10 В область обогащения приближается к холловским электродам. временного разрешения цифровой части измерительной Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Неомическая прыжковая квазидвумерная проводимость и кинетика ее релаксации захвата носителей, когда времена их обратного термического освобождения распределены в экспоненциально широком диапазоне. В нашем случае обмен носителей с ловушками (мертвыми и(или) изолированными концами перколяционного кластера) также имеет широкий спектр распределения по времени и мог бы привести к появлению релаксаций, подобных тем, что наблюдались в системах с дисперсионным транспортом. Однако подобная перестройка перколяционного кластера, когда часть носителей оказывается в мертвых (изолированных) концах перколяционного кластера, должна происходить и при изменении затворного напряжения. Тем не менее при резком изменении Vg никаких долговременных релаксаций проводимости не наблюдалось. Другой возможный механизм долговременных релаксаций проводимости в системах с крупномасштабным флуктуационным потенциалом связан с медленным обменом носителями между перколяционным кластером и изолированными от него областями, электроны которых не участвуют в проводимости, но влияют на ее величину за счет эффектов нелинейного экранирования [18]. Однако и в этом случае релаксации должны были бы иметь место и при резком изменении Vg.

В последнее время большое внимание уделяется исследованию медленных релаксаций проводимости в андерсоновском диэлектрике, который ведет себя как электронное стекло (см. [19] и ссылки там). В этом Рис. 8. a — кривые релаксации тока после ступенчатого случае при резком изменении состояния системы в уменьшения продольного поля, полученные при температуограниченной, но широкой области времен, наблюдарах T, K: 1, 3 — 4.4; 2 — 6.0; 4 — 5.2 и значениях ется логарифмический спад проводимости, сменяемый начального поля E0, В/см: 1, 2 — 300; 3, 4 — 600. Конечное степенным законом [19]. В этих экспериментах неравполе составляло 30 В/см. b — кривые релаксации медленной новесная ситуация достигалась изменением затворного компоненты тока в полулогарифмическом масштабе. Номера напряжения.

кривых соответствуют тем же значениям температуры и наНа рис. 8, b представлены те же релаксационные чального поля E0, что и на рис. a.

кривые, что и на рис. 8, a, но в полулогарифмическом масштабе, и время отсчитывается от начала медленного спада проводимости. Видно, что релаксация медленной системы. Медленная компонента хорошо разрешается;

компоненты тока в довольно широком интервале времен ее амплитуда по отношению к стационарному значеизменяется логарифмически, причем ее скорость слабо нию тока (I0-I)/I тем больше, чем выше перепад зависит от температуры в исследованном диапазоне поля и меньше температура. Заметим, что медленная температур и довольно сильно от величины начального компонента не связана с емкостными процессами, потянущего поля. Заметим также, что долговременные рескольку произведение емкости на сопротивление канала лаксации наблюдаются в области температур (T 6K, в экспериментах не превышает 0.1 с, что существенно рис. 2), отвечающей переходу к режиму проводимости с меньше характерного времени спада медленной компопеременной длиной прыжка, что указывает на проявлененты 100 с.

ние стекольных свойств данных систем. Все это говорит В литературе обсуждается несколько возможных мев пользу сходства рассматриваемой системы с изучавханизмов, приводящих к релаксациям проводимости в шейся в [19], в которой подобные релаксации объясняютсистемах, где она определяется прыжковым механиз- ся с позиции проявления многоэлектронных эффектов, мом. Подобного рода долговременная релаксация тока приводящих к появлению особенности в плотности соранее наблюдалась при инжекции свободных носителей стояний в окрестности уровня Ферми. Отличие, однако, заряда в неупорядоченных полупроводниках (в системах заключается в том, что в нашем случае, по-видимому, с дисперсионным транспортом) [17]. В этом случае наиболее сильное неравновесное состояние достигается релаксация тока протекает степенным образом, если не за счет изменения напряжения на затворе, а за счет распределение уровней ловушек по энергии простира- сокращения размеров ячейки перколяционного кластера ется почти однородно и достаточно далеко в глубь от под действием продольного поля [9], приводящего к края запрещенной зоны, т. е. в условиях многократного естественной гомогенизации среды.

6 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 852 Б.А. Аронзон, Д.Ю. Ковалев, В.В. Рыльков В то же время возможность описания релаксаций [15] В,В, Рыльков, Б.А. Аронзон, А.Б. Давыдов, Д.Ю. Ковалев, Е.З. Мейлихов. ЖЭТФ, 121, 908 (2002); B. Raquet, степенным законом не позволяет полностью исключить M. Goiran, N. Negre, J. Leotin, B. Aronzon, V. Rylkov, механизм, описанный в [17].

E. Meilikhov. Phys. Rev. B, 62, 17 144 (2000).

[16] S.D. Baranovskii, B.L. Gelmont, B.I. Shklovskii, A.L. Efros.

J. Phys. C, 12, 1023 (1979); D. Menashe, O. Biham, 4. Заключение B.D. Laikhtman, A.L. Efros. Phys. Rev. B, 64, 115 209 (2001).

[17] И.П. Звягин. Кинетические явления в неупорядоченных Таким образом, представления о нелинейном экраниполупроводниках (М., Изд-во МГУ, 1984).

ровании [7,8] и о неомических свойствах [9] неупорядо[18] А.Б. Давыдов, Б.А. Аронзон. ФТП, 38, 693 (2004).

ченных систем со случайным кулоновским потенциалом [19] A. Vaknin, Z. Ovadyahu, M. Pollak. Phys. Rev. B, 65, 134 (2002).

позволяют непротиворечивым образом объяснить механизм формирования квази-2D прыжковой проводимости Редактор Т.А. Полянская при эффекте поля в примесной зоне легированного слабо компенсированного кремния и наблюдаемые ее The nonohmic hopping quasi-2D зависимости от электрического поля и температуры. Обconductivity and kinetics of its relaxation наруженные долговременные релаксации в прыжковой проводимости при переходе от неомического режима B.A. Aronson, D.Yu. Kovalev, V.V. Rylkov к омическому свидетельствуют как о проявлении стеRussian Scientific Center Kurchatov’s Institute“, кольных свойств данной системы, так и о существенном ” 123182 Moscow, Russia изменении токовых путей протекания под действием Institute for radioengineering and electronics, электрического поля. Последнее подтверждается обнаRussian Academy of Sciences, руженными особенностями в поведении мезоскопиче141120 Fryazino, Russia ских флуктуаций недиагональной компоненты сопротивления (в геометрии эффекта Холла), отражающих

Abstract

The nonohmic behavior of the conductivity of a перестройку перколяционного кластера под действием quasi-2D channel is studied. The channel is formed in p-Si продольного поля.

layers under field effect action in the region where Fermi level Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ 02-02- crosses impurity band. The conductivity depends on longitudinal electric field E in accordance with equation ln (E) E1/2. Both 16974) и гранта МНТЦ 2503.

conductivity dependencies on temperature and electric fields are well explained in terms of nonlinear screening and nonohmic properties of disordered systems with strong Coulomb fluctuation Список литературы potential. The crucial role of this mechanism of nonlinearity [1] Е.И. Левин, Б.И. Шкловский. ФТП, 18, 856 (1984). is supported confirmed by observed peculiarities of mesoscopic [2] A.S. Vedeneev, A.G. Gaivoronskii, A.G. Zhdan, A. Modelli, fluctuations of the voltage between Hall probes. These fluctuations V.V. Rylkov, Yu.Ya. Tkach. Appl. Phys. Lett., 64, 2566 (1994). reflect the reconstruction of the percolation cluster under action [3] А.С. Веденеев, А.Г. Гайворонский, А.Г. Ждан, А. Моделли, of longitudinal electric field. The long-term relaxation of the В.В. Рыльков, Ю.Я. Ткач. Письма ЖЭТФ, 60, 457 (1994).

conductivity was revealed at transition from nonohmic to ohmic [4] Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. Электрические свойства regime. The long-term relaxation are related to glassy behavior of легированных полупроводников (М., Наука, 1979).

the system and reflects the variation of current passes when strong [5] B.A. Aronzon, V.V. Rylkov, A.S. Vedeneev, J. Leotin.

electric field is applied.

Physica A, 241, 259 (1997); Б.А. Аронзон, А.С. Веденеев, В.В. Рыльков. ФТП, 31, 648 (1997).

[6] J.A. Chroboczek, F.H. Pollak, H.F. Staunton. Phil. Mag. B, 50, 113 (1984).

[7] В.А. Гергель, Р.А. Сурис. ЖЭТФ, 44, 520 (1986).

[8] Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. Письма ЖЭТФ, 75, (1978).

[9] Б.И. Шкловский. ФТП, 13, 93 (1979).

[10] С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984).

[11] Д.И. Аладашвили, З.А. Адамия, К.Г. Лавдовский, Е.И. Левин, Б.И. Шкловский. ФТП, 23, 213 (1989).

[12] Б.А. Аронзон, И.Л. Дричко. ФТП, 26, 1446 (1992).

[13] И.Л. Дричко, А.М. Дьяконов, И.Ю. Смирнов, А.И. Торопов. ФТП, 34, 436 (2000).

[14] А.О. Орлов, М.Э. Райх, И.М. Рузин, А.К. Савченко. ЖЭТФ, 96, 2172 (1989).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 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.