WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 38 В.В. Богобоящий месных акцепторов, поэтому те полностью ионизованы ческую проницаемость кристалла. Действительно, объи не принимают участия в переносе заряда. С другой ем состояния однозарядного акцептора в Hg0.78Cd0.22Te стороны, при NA < 4 · 1017 см-3 интеграл перекрытия в 15–20 раз больше объема состояния VHg. Поэтому вакансионных состояний мал, поэтому их энергия не внутри сферы радиуса al вокруг примесного центра уже должна зависеть от NA. В этих условиях эффективный при NA 1 · 1017 см-3 оказывается 10 вакансий, радиус состояния VHg также не должен зависеть от NA. нейтральных при низкой температуре. Поляризуемость Именно о таком поведении a свидетельствует рис. 3. нейтральных вакансий велика ( a3 ). Поэтому hС ростом концентрации VHg уровень Ферми F, со- они должны вызывать при столь больших значениях NA гласно (6), понижается и в определенный момент до- существенный рост эффективной статической диэлектрической проницаемости 0 кристалла и соответственно al.

стигает значения F EA, попадая в область полосы Если это предположение верно, то полученные ресостояний примесных акцепторов. Очевидно, что после зультаты говорят о том, что поляризуемость ваканвхождения F в эту полосу прыжковая проводимость будет уже осуществляться преимущественно по состо- сии в насыщенных Hg кристаллах p-Hg0.78Cd0.22Te в 1.5 раза выше, чем в насыщенных Te образцах. Это яниям примесных акцепторов, размер и спектральная вполне согласуется с тем экспериментальным фактом, плотность которых значительно выше. Соответственно эффективный радиус акцепторного состояния, опреде- что энергия ионизации вакансии в последнем случае заметно больше [9]. Тогда аномaльный рост радиуса ленный по данным прыжковой проводимости, по этой состояния примесных центров при концентрации вапричине должен скачком уменьшиться в несколько раз.

кансий NA 5.5 · 1017 см-3 свидетельствует об аноПредэкспоненциальный множитель 0 в этих условиях малии статической диэлектрической проницаемости в также должен претерпеть скачок и в дальнейшем пенасыщенных ртутью кристаллах p-Hg0.78Cd0.22Te с такой рестать зависеть от NA, что полностью соответствует концентрацией вакансий. В рамках этого предположения данным эксперимента (рис. 4).

из формулы Клаузиуса–Мосотти следует, что поляризуеЕстественно предположить, что наблюдаемые в экс мость VHg равна 3/ 4(0 +2)NA 2.2·10-20 см3, перименте резкие изменения a и 0 вызваны как раз что составляет для Hg0.78Cd0.22Te 2.5a3, т. е. вполне этими причинами. В пользу этого предположения свиhразумную величину.

детельствуют, например, следующие оценки. Примем, В то же время NAa3 1, поэтому в сфере радиуса ah что NA = 0.5ND, и учтем, что EA1 = 15.5мэВ для h вакансий практически нет. Соответственно, здесь диэлекнасыщенных Hg и EA1 = 18.5 мэВ для насыщенных трическая проницаемость должна остаться прежней, т. е.

Te кристаллов [9]. Тогда концентрации вакансий ртути вакансии не должны особо влиять на энергию ионизации NA 1017 см-3 в насыщенных Hg и NA 4 · 1017 см-3 в мелких примесных акцепторов.

насыщенных Te образцах будет соответствовать значение Отметим, что предложенный механизм увеличения F 8 мэВ, близкое к экспериментальному значению характерного размера примесного акцепторного состоэнергии ионизации меди EA 7.5мэВ [10].

яния не противоречит наблюдающемуся постоянству В этой связи эффективный радиус состояния акцепторазмеров состояния вакансии, поскольку NAa32 < 1 при ров в кристаллах с большой концентрацией вакансий l NA < 4 · 1017 см-3.

(в области постоянства 0 на рис. 4) вычислялся неНаконец, с учетом примесных акцепторов легко сколько иначе. Плотность состояний вблизи F считалась понять появление участка металлической проводиморавной сти при промежуточных температурах в кристаллах с NA g(F), (8) 1/3 NA > 6 · 1017 см-3 (см. рис. 2). В таких кристаллах конe2ND центрация свободных дырок определяется вакансиями поскольку среднее расстояние между примесными акцепртути, тогда как низкотемпературная проводимость — торами и донорами, определяющее ширину примесной примесными акцепторами. С другой стороны, как пока-1/акцепторной зоны, по порядку величины равно ND.

зано в [9], приNA > 6·1017 см-3 и T = 77 K вакансионная При расчете по-прежнему считалось, что NA = 0.5ND.

зона сливается с валентной зоной в результате экранироРезультаты вычислений показаны на рис. 3 (кривые 1b вания потенциала вакансии свободными дырками. Ясно, и 2b). Видно, что в этой области концентраций вели- что в этих условиях примесные акцепторные состояния чина a плавно растет с ростом NA, причем в пределе будут также делокализованы.

NA = 0 она стремится к значению a 25 нм как При понижении температуры количество свободных в насыщенных Hg, так и в насыщенных Te образцах.

дырок падает, и примесные состояния выходят из валентЭто фактически совпадает с радиусом al состояния ной зоны; тогда проводимость по ним должна приобреизолированного примесного акцептора, который в дан- тать активационный характер.

ном материале, согласно (4), равен 26 нм, если считать Таким образом, приведенные здесь результаты достаEA 7.5мэВ [10]. точно убедительно свидетельствуют в пользу предложенПлавное увеличение радиуса a примесных акцепто- ного объяснения механизма резкого изменения эффекров (см. рис. 3), по мнению автора, вызвано влияни- тивного значения a. Напротив, такое поведение a трудно ем нейтральных вакансий на эффективную диэлектри- связать с приближением перехода металл–диэлектрик в Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Концентрационная зависимость радиуса состояния акцепторов в кристаллах p-Hg0.78Cd0.22Te акцепторной зоне. Действительно, как показанао в [10], в [6] А.И. Елизаров, В.В. Богобоящий, Н.Н. Берченко. ФТП, 18 (3), 455 (1984).

кристаллах p-Hg0.78Cd0.22Te переход металл–диэлектрик [7] Б.Л. Гельмонт, А.Р. Гаджиев, Б.Л. Шкловский, И.С. Шлиопределяется критерием Мотта, записанным в виде мак, А.Л. Эфрос. ФТП, 8 (12), 2377 (1974).

1/[8] V.V. Bogoboyashchiy. Proc. SPIE, 3486, 325 (1997).

NAM ah 0.25. (9) [9] В.В. Богобоящий. В сб.: Проблемы создания новых машин и технологий [Науч. тр. Кременчугского гос.

Поскольку в этом материале, согласно (5), ah2 2нм, политехн. ин-та (Кременчуг, 1999) вып. 1, с. 269].

то концентрация NA 4 · 1017 см-3, при которой рез[10] В.В. Богобоящий, С.Г. Гасан-заде, Г.А. Шепельский. ФТП, ко меняется величина a в насыщенных Te образцах, 34 (4), 411 (2000).

в 5 раз меньше величины критической концентрации Редактор Л.В. Шаронова NAM 2 · 1018 см-3, соответствующей переходу Мотта.

Concentration dependence of acceptor 5. Заключение state radius in p-Hg0.78Cd0.22Te crystals 1. В нелегированных кристаллах p-Hg0.8Cd0.2Te с ваV.V. Bogoboyashchiy кансиями ртути прыжковая проводимость с переменной Kremenchuk State Polytechnical Institute, длиной прыжка доминирует над 2- и 3-проводимостью 39614 Kremenchuk, Ukraine в широком диапазоне концентраций VHg (начиная по крайней мере от NA 1016 см-3 и выше). При этом

Abstract

Hopping conduction of undoped p-Hg0.78Cd0.22Te даже малые количества примесных однозарядных акцепcrystals containing as-grown double acceptors (mercury vacancies) торов способны коренным образом влиять на низкотемat concentrations from 1016 up to 1018 cm-3 has been investigated.

пературную проводимость нелегированных кристаллов The variable length hopping conduction is dominant below 6–16 K p-Hg0.8Cd0.2Te в области больших концентраций VHg.

in the whole studied concentration region. Its characteristics having Причина этого явления заключается в особенностях been measured, a radius of the acceptor state is calculated as a строения акцепторной зоны такого материала, образоfunction of concentration NA of the vacancies. In is shown that at ванной относительно малым количеством мелких однозаNA < 4 · 1017 cm-3 the low temperature conductance occurs due рядных примесных акцепторов и большим количеством to the vacancy states, of which the radius is independent of NA.

двухзарядных собственных дефектов VHg, энергия иониAt NA > 5 · 1017 cm-3 the hopping conduction takes place due зации которых вдвое больше.

to states of uncontrolled extrinsic shallow acceptors. The radius 2. Характерные размеры нейтрального состояния ваincreases with the increase in NA because the effective dielectric кансии ртути в кристалле p-Hg0.8Cd0.2Te не зависят constant of the material is thus enhanced.

от концентрации этих дефектов по крайней мере при NA < 4 · 1017 см-3, что составляет 1/5 их концентрации в точке перехода Мотта. В то же время радиус состояния собственного акцептора зависит от условий получения кристалла. В насыщенных теллуром образцах он заметно меньше, что может свидетельствовать о различии микроструктуры в насыщенных ртутью и теллуром кристаллах p-Hg0.8Cd0.2Te.

3. Нейтральные электрически активные центры заметно влияют на радиус акцепторного состояния al только при условии, что их концентрация N удовлетворяет неравенству Na3 > 1. На величину размера ah такие l дефекты практически не влияют.

Список литературы [1] Н. Мотт, Е. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах (М., Мир, 1982) т. 1.

[2] Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников (М., Наука, 1979).

[3] Дж. Займан. Модели беспорядка (М., Мир, 1982).

[4] И.М. Цидильковский, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина. Примесные состояния и явления переноса в бесщелевых полупроводниках (Свердловск, 1987).

[5] А.И. Елизаров, В.И. Иванов-Омский. ФТП, 15 (5), (1981).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, 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.