Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
64
да, в котором уже нельзя различить вновь инжектируемые носители. Вот почему нестационарный ток при выключении инжектирующих импульсов спадает очень медленно. Кроме того, на кривой релаксации отсутствует пик, связанный с переходными процессами. Такой эффект можно рассматривать как обобщенный процесс захвата носителей. В то же время можно очень точно измерить время освобождения носителей из ловушек, так как носители заряда при нестационарном токе можно собрать противоположным по знаку электродом. Средняя скорость дрейфа носителей к "электроду будет определяться в этом случае дрейфовой скоростью максимума гауссовского волнового пакета для свободных электронов. Такое же описание процессов можно применить и для наблюдаемой в аморфных полупроводниках прыжковой проводимости ( 120|.
Исследования электронного переноса, проводимые с помощью измерений времени пролета носителей заряда в a-Si:H, предпринимались во многих работах. Разноречивость опубликованных сведений свидетельствует о том, что электронно-транспортные свойства a-Si:H очень чувствительны к условиям получения материала. Тем не менее, можно сделать некоторые обобщения:
l.B TP-a-Si:H (получен в тлеющем разряде) транспорт электронов имеет недисперсионный характер только при температурах выше комнатной. При более низких температурах электронный перенос становится дисперсионным [121-124). В то же время транспорт свободных дырок имеет дисперсионный характер во всем интервале исследованных в [122, 1231 температур.
2. В пленках PP-a-Si:H (получен методом реактивного распыления) как электронный, так и дырочный переносы обычно имеют дисперсионный характер (124, 125]. В работе [ 126] наблюдался недисперсионный перенос электронов в PP-a-Si:H при температурах выше комнатной. Такой перенос электронов наблюдали даже в PP-a-Si:H, полученном в специальных условиях, уменьшающих концентрацию локализованных состояний. В работе 1126] наблюдали также дисперсионный перенос дырок в широком интервале температур.
Дисперсионность дырочного переноса в обоих материалах PP-a-Si:H и TP-a-Si:H означает, что плотность локализованных состояний вблизи потолка валентной зоны оказывается нечувствительной к методу и условиям получения. Такое поведение дырок в a-Si:H объясняется собственными флуктуациями состава, что обсуждается кратко в последнем разделе главы. Настоящий обзор посвящен современному состоянию исследований дисперсионного переноса в пленках a-Si:H.
В следующем разделе очень кратко обсуждаются теоретические работы по дисперсионному переносу, затем сравниваются экспериментальные данные, полученные для пленок РР- и TP-a-Si:H. Далее (раздел 2.4.4) подчеркивается, что при рассмотрении явлений электронно-дырочного переноса в a-Si:H и других аморфных полупроводниках необходимо учитывать морфологические флуктуации структуры. Для удовлетворительного объяснения явлений дисперсионного и недисперсионного электронно-дырочного переноса в статье предложена предварительная модель зонной структуры, учитывающая флуктуации состава в a-Si:H.
2.4.2. Теория дисперсионного переноса
В первой теории дисперсионного переноса носителей в аморфных полупроводниках предполагалось, что вероятностное распределение значений времени перескока носителей между ловушками является широким и дается выражением \p(t) ~Г (1 +а>, где дисперсионный Параметр а< 1. Экспериментальной основой использованной в [127] математической модели непрерывных случайных блуждений явились данные, согласно которым излом на кривой зависимости lg / - lg t (так называемой кривой Шера-Монтролла) отвечает времени пролета носителей заряда. Ддя дисперсионного переноса, однако, однозначной ве-
5 - 537
65
личины подвижности носителей ввести нельзя. Время пролета tj-[= (dlЕ) Ьа ехр (А/кТ)] [127] оказывается здесь'нелинейно зависимым от приложенного электрического поля Е и от толщины образца d (Д -энергия активации, слабо зависящая от электрического поля). Для расчета параметров дисперсионного переноса в аморфных полупроводниках авторы [127] предположили сильный разброс в значениях времен перескока носителей между ловушками. Позже, однако, один из авторов [127] признал, что такой подход годится только для описания дисперсионного переноса, контролируемого ловушками [120, 128]. Как было теоретически показано автором [129], примененная Шером и Монтроллом модель непрерывных случайных блужданий больше подходит для расчета параметров обобщенного переноса, контролируемого ловушками, чем для описания прыжковой проводимости. В работах [130—133] с помощью различных приближений рядом авторов независимо проведен теоретический анализ явлений многократного захвата носителей локализованными и размазанными состояниями. Эти работы показали, что модели непрерывных случайных блужданий [127] и многократного захвата носителей эквивалентны. В работе [134], в частности, удалось получить совпадающий с экспериментальными данными расчетный результат, согласно которому дисперсионный перенос зависит от трех различных типов ловушек.
Так как принятое для значений времени перескока вероятностное распределение ty{t)~t~ физически не совсем оправдано, авто-
