WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

сятся также давление P4 = 2.7ГПа, где n минимально и, Воспользуемся распределением Гиббса применительсоответственно, k максимально (рис. 5), давление разноно к Ge Au2. Имеем долинного перехода P5 =0/ = 2.8 ГПа, совпадающее с Pm(R), давление P6 3ГПа, где c = b и R/Rn экстре= k nL = nL0 exp(-Li · P), мально, и, наконец, давление Pm() = 3.3 3.4ГПа, kгде удельное сопротивление проходит через максимум (рис. 2). Давление P4 определено по величине отноk n = n0 exp(i · P), (4) шения концентраций n/nL = L/ = 2.1 (5), где kn/P = k/P = 0.

2N(Sb) - N(Au) - n NAu Известно [25], что в Ge в условиях энергетической k = =.

1близости минимумов (111) и (100) заметный вклад 2 · N(Au) - N(Sb) +n NAu Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 62 М.И. Даунов, И.К. Камилов, С.Ф. Габибов в рассеяние электронов вносит межзонный механизм рассеяния, связанный с обменом носителей заряда между неэквивалентными минимумами. Следуя Натану с соавт. [25], при давлении разнодолинного перехода имеем (µL/µL0) b2 + c (µL/µL0)(/0) (b + c) 1 + S = =, (µH/µH0) b(b + c) (Rn/R0) (1 + c)b (7) (µ/µ0) (b2 + c) (1 + S ) = (µH/µH0) b0(b + c) (µ/µ0)(/0) (b + c) =. (8) (Rn/R0) b0(1 + c) Параметры S и S характеризуют относительную интенсивность межзонного рассеяния по сравнению с внуРис. 6. Плотность состояний g(E) (схематически) в сильно тризонным для зон L1 и 1 соответственно. Велилегированном компенсированном германии [27] и коэффициент чины µL/µL0 и µ/µ0 характеризуют собой вклад давления для уровней золота по данным [5] (1), по результатам в зависимости от давления µL/µL0 и µ/µ0, не данной работы (3) и для уровней меди по данным [7] (2).

связанный с межзонным рассеянием. Согласно [25], µL/µL0 = 1-4 · 10-2 · P (ГПа). В соответствии с полученными данными (рис. 3) и в согласии с приведенной в [26] зависимостью µ/µ0 от давления в n-Si 2на уровень EAu. Полученные величины коэффициен µ/µ0 = 1 + 3 · 10-2 · P (ГПа). Выше было отмечено тов давления Li = 44 мэВ/ГПа и i = 21 мэВ/ГПа совпадение барических зависимостей нормализованной практически совпадают с соответствующими значениями холловской подвижности в n-Ge [20] и в Ge Au2.

барических коэффициентов ширины запрещенной зоны Величина c(P) известна, и по (7), (8) с учетом как в Ge [21], так и в Si [26], причем коэффициент i в вышесказанного были определены параметры b в точке Ge Au2- определен впервые.

разнодолинного перехода, b0, S и S. Близкое значеОднако опубликованные данные о коэффициентах дание отношения подвижностей b было получено в точке вления уровней энергии многозарядных центров золоэкстремума зависимости R(P) в n-Ge [18]. Данные та [5] и меди [7] в германии Li в Ge Au2- (рис. 6) как относительно b(P) приведены на рис. 3. Параметры будто свидетельствуют об их убывании по мере удаления S = 0.53, S = 0.26, что соответствует убыванию вследуровня от края валентной зоны, т. е. об ослаблении связи ствие межзонного рассеяния µL в 1.53 и µ в 1.26 раза в с валентной зоной.

окрестности энергетической близости минимумов (111) и (100). Имеются две причины, приводящие к занижению велиВ [19] по зависимости (P) в n-Ge получено S = 3.8 чин этих коэффициентов, определяемых по барической и S = 0.24, что означает убывание µL от атмосферного зависимости концентрации носителей. Это, во-первых, давления к точке разнодолинного перехода примерно в необходимость применения статистики Гиббса. В выра5 раз. При этом, согласно (7), отношение подвижностей жении для концентраций носителей появляется множи b 1. Результат этот противоречит выраженной зависи- тель (k в (4) для случая двухзарядного уровня золота в = мости R(P) в n-Ge. Как отмечалось выше, вблизи 3 ГПа германии), зависящий от заселенности уровня. Его велив n-Ge [20] наблюдается экстремум и Rm = R0 1.5, а не чина при фиксированной температуре и давлениях, мень= Rm = R0 1 (при b 1). Ошибочность результатов ко- ших давления разнодолинного перехода P5 2.8ГПа, с = = = личественного анализа в [19] была обусловлена совмеще- увеличением P возрастает, в то время как концентрация нием давления экстремума Pm() в зависимости /0(P) электронов убывает (рис. 5). Обычно полагают [7], и давления разнодолинного перехода, т. е. тем самым не что если в приближении n exp(-Ei/kT ) из наклона учитывалось увеличение множителя (1 + c)/(b + c) с зависимости ln n(103/T ) полученное значение Ei приростом давления в (2) и был проигнорирован эффект близительно равняется энергии активации примесного перетекания электронов из L1- в 1-минимум. Роль меж- центра, то параметр k можно считать константой. Однако зонного рассеяния электронов L1-зоны, таким образом, также nL T3/2 и рост температуры компенсируется оказалась преувеличенной. В [25] из количественного убыванием k(T ). При фиксированной же температуре анализа зависимости (P, T ) в n-Ge было отмечено, что рост k с давлением существенным образом ослабляет параметр S в n-Ge убывает с убыванием температуры и к зависимость nL(P). Количественный анализ полученных 295 K согласие теории и эксперимента наблюдается при экспериментальных результатов (рис. 1, 4) и данных, S < 1. приведенных в [7], показал, что возникающая при этом В заключение обсудим принципиально важную про- ошибка — занижение коэффициента давления — сопоблему о характере воздействия всестороннего давления ставима с его величиной.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Электронный спектр и электрофизические свойства германия с двухзарядной примесью золота... В [5] было принято во внимание это обстоятельство учитывать вклад в формирование волновой функции глуи для получения достоверных результатов в Ge Au бокого примесного центра не только ближайших одной барические измерения проводились при низких темпе- или двух зон, но и влияние удаленных энергетических ратурах. Однако в легированном и компенсированном зон.

германии такие слабо растворимые примеси как Au, Hg, 2. Кристаллы Ge Au2 могут быть использованы Cu с высокой степенью вероятности создают кластеры. для контроляя степени гидростатичности давления до К этому же приводит компенсация n-Ge в результа- 10 ГПа. Линейные экстраполяции ln R(P) из областей мате облучения быстрыми нейтронами [27]. Вследствие лых и больших давлений по обе стороны от разнодолинкомпенсации при малых концентрациях носителей в ного перехода L1 1 при удовлетворительной степени области низких температур формируется крупномас- гидростатичности должны пересекаться при давлении штабный потенциальный рельеф. Именно этой причиной P1 = L/ = 2.3 ГПа, определяемом известными велиобъяснялись наблюдавшиеся аномалии в температурных чинами NC/NCL, 0 и. Таким образом, исследования, зависимостях R(T ) и (T ) в n-Ge Au с трехзаряд- проведенные на модельном для физики полупроводников ным уровнем золота при низких температурах [28] и объекте — германии, свидетельствуют, что современный в µL(T ) в n-Ge Cu с трехзарядным уровнем меди при уровень техники высокого давления позволяет проводить T 290 K [7]. При фиксированной низкой темпера- прецизионные измерения кинетических характеристик туре с увеличением давления концентрация носителей кристаллов полупроводников в зависимости от всестоубывает, эффект экранирования случайного потенциала роннего давления до 10 ГПа в магнитном поле и испольсвободными носителями ослабляется и возрастает соот- зовать полученные данные не только для качественных ветственно амплитуда случайного потенциала. В итоге выводов, но и для оценок характеристических и зонных имеет место сильное флуктуационное искривление зон, параметров.

усиливающееся с ростом давления, с плотностью со- Презентация части результатов данной работы осущестояний в предельном случае, изображенной на рис. 6.

ствлена на конференциях [33,34].

При наличии уровня энергии глубокого примесного Авторы признательны Р.К. Арсланову за участие в центра в запрещенной зоне будет наблюдаться переход измерениях и Р.Х. Акчурину за приготовление монокрик состоянию типа сильно легированный полностью комсталлического слитка Ge Au, Sb.

пенсированный полупроводник [11–14], когда случайные колебания потенциальной энергии достигают величин, Настоящие исследования проведены при финансовой сопоставимых с энергией активации носителей на при- поддержке Российского фонда фундаментальных исслемесных центрах. Это неизбежно приведет к занижению дований, гранты № 97–02–16545 и 99-02–17280.

коэффициентов давления энергетических промежутков, определяемых по барической зависимости концентрации Список литературы электронов, как это имело место в [5].

В данной работе благодаря достижению достаточно [1] Л.В. Келдыш. ЖЭТФ, 45, 364 (1963).

высоких давлений, позволивших провести измерения ки[2] К.Б. Толпыго. ФТТ, 11, 2846 (1969).

нетических коэффициентов по обе стороны разнодолин[3] В.А. Тележкин, К.Б. Толпыго. ФТП, 16, 1337 (1982).

ного перехода, и высокой фиксированной температуре [4] И.М. Цидильковский. Концепция эффективной массы T = 295 K удалось избежать ошибок, обусловленных (Екатеринбург, УрО РАН, 1999).

влиянием степени заселенности уровня энергии глубо- [5] M.G. Holland, W. Paul. Phys. Rev., 128, 43 (1962).

[6] M.I. Nathan, W. Paul. Phys. Rev., 128, 38 (1962).

кого центра и влиянием случайного потенциала.

[7] Э.Г. Пель, В.И. Фистуль, А. Ягшыгельдыев, А.Г. Яковенко.

ФТП, 14 (6), 1220 (1980).

Заключение [8] В.В. Попов, М.Л. Шубников, С.С. Шалыт, В.В. Косарев.

ФТП, 11, 1914 (1977).

1. Согласно вышеизложенным результатам и данным [9] М.И. Даунов, И.К. Камилов, А.Б. Магомедов, А.Ш. Кираработ [6–11, 15,21,29–32] о величинах коэффициентов косян. ФТП, 33 (1), 36 (1999).

[10] А. Плиткас, А. Крокус, Л.А. Балагуров, Э.М. Омельяновдавления энергетических промежутков между уровнями ский. ФТП, 14, 2123 (1980).

энергий глубоких примесных акцепторных и донорных [11] М.И. Даунов, А.Б. Магомедов, В.И. Данилов. ФТП, 25 (3), центров и краями зон в полупроводниках, абсолют467 (1991).

ное значение энергий этих состояний по отношению [12] И.К. Камилов, М.И. Даунов, В.А. Елизаров, А.Б. Магомек вакууму слабо зависит от давления. Они статичны дов. ЖЭТФ, 104, вып. 1(7), 2436 (1993).

относительно краев тех зон, положение которых под [13] М.И. Даунов, И.К. Камилов, А.Б. Магомедов. ЖЭТФ, воздействием давления также мало изменяется по отно(2), 562 (1997).

шению к вакууму. Это обусловлено тем, что характер [14] М.И. Даунов, И.К. Камилов, В.А. Елизаров, А.Б. Магомевоздействия гидростатического сжатия на энергию глудов, В.И. Данилов. Докл. РАН, 357 (5), 612 (1997).

боких примесных состояний зависит от движения под [15] В.Н. Брудный. Изв. вузов. Физика, 29, № 8, 84 (1986).

давлением всей структуры энергетического спектра, а [16] L.G. Khvostantsev, V.A. Sidorov. Phys. St. Sol. (a), 46, не какой-то небольшой его части. Поэтому необходимо (1978).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 64 М.И. Даунов, И.К. Камилов, С.Ф. Габибов [17] G.J. Piermani, S. Block, J.D. Barnett. J. Appl. Phys., 44 (12), 5377 (1973).

[18] Е.С. Ицкевич. ПТЭ, № 3, 6 (1999).

[19] А. Джайяраман, Б. Косицкий. Тр. IX Межд. конф. полупр., Москва, 1, 51 (1968).

[20] M.I. Daunov, A.Yu. Mollaev, R.K. Arslanov, L.A. Saypulaeva, S.F. Gabibov. Abstract. VIII Int. Conf. on High Pressure Semiconductor Physics (Thessaloniki, Greece, 1998) p. 97.

[21] В. Пол, Д. Варшауэр. В кн.: Твердые тела под высоким давлением (М., Мир, 1966) гл. 8.

[22] B. Levinger, L. Frankl. J. Phys. Chem. Sol., 20, 281 (1961).

[23] F. Pollak, M. Cardona. Phys. Rev., 142, 530 (1966).

[24] M.R. Samuelsen. Phys. St. Sol. (b), 43, K83 (1971).

[25] M.I. Nathan, W. Paul, H. Brooks. Phys. Rev., 124, 391 (1961).

[26] M.J. Holland, W. Paul. Phys. Rev., 128 (1), 30 (1962).

[27] А.Р. Гаджиев, С.М. Рывкин, И.С. Шлимак. Письма ЖЭТФ, 15, 605 (1972).

[28] В.С. Вавилов, А.М. Идалбаев, И.А. Курова, А. Энрикес.

ФТП, 2, 407 (1980).

[29] М.И. Даунов, А.Ю. Моллаев, Р.К. Арсланов, Л.А. Сайпулаева, С.Ф. Габибов, В.А. Елизаров. Деп. в ВНИТИ № 2038.

В. 96 от 20.08.1996. 16 с.; Известия вузов. Физика, № (1996). Аннотация, с. 128.

[30] M.I. Daunov, A.Yu. Mollaev, R.K. Arslanov, L.A. Saypulaeva.

Abstract

7th Int. Conf. on High Pressure Semiconductor Physics (Gemany, 1996) P.B. 23.

[31] E.P. Skipetrov, B.B. Kovalev, L.A. Skipetrova, E.A. Zvereva.

Phys. St. Sol. (b). 211, 539 (1999).

[32] И.М. Цидильковский. В кн.: Электронный спектр бесщелевых полупроводников (Свердловск, УрО РАН, 1991).

[33] R.K. Arslanov, S.F. Gabibov, M.I. Daunov, I.K. Kamilov, A.B. Magomedov, R.Kh. Akchurin. Abstract XXXVII of the European High Pressure Research Group Meeting (Monpellier, France, 1999) P1–04.

[34] М.И. Даунов, И.К. Камилов, Р.Х. Акчурин, А.Б. Магомедов, С.Ф. Габибов. Тез. докл. IV Росс. конф. по физике полупроводников (Новосибирск, 1999) с. 84.

Редактор В.В. Чалдышев Electron spectra and electrophysical properties of germanium with double-charge gold impurity on both sides of different valley transition L1 1, at a hydrostatic pressure up to 7 GPa.

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.