Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
21. Hamakawa Y. Invited Review Paper at Photovoltaic Materials and Processing. ECS San Francisco Meeting (1983), p. 280.
22. Hamakawa Y., Okamoto H.. Nine Y. - Appl. Phys. Lett., 35 (1979) 187.
23. Nishino Т., Hamakawa Y. - Jpn. J. Appl. Phys., 9 (1970) 1085.
24. Mizushtma N. - Proc. 9th Amorphous Seminar in Japan (Yokohama. 1982), 24.
2. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ФИЗИКИ АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
2.1. ТЕОРИЯ АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ В СВЯЗИ С НОВЫМИ ПЕРСПЕКТИВАМИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Ф.ЙОНЕЗАВА (Fumiko Yonezawa. Department of Physics, Facukty of Science and Engineering, Keio University.)
Дан краткий обзор некоторых теоретических представлений, используемых для описания электронных свойств аморфных полупроводников (в основном с тетраэдрической координацией связей) в связи с новыми перспективами их применения. На этой основе сделана попытка осветить пути дальнейшего развития теории. Показано, что зависимость физических свойств от топологической компоненты общего беспорядка поддается математическому описанию наиболее трудно.
2.1.1. Общая характеристика химической связи в аморфных полупроводниках
Для теоретических исследований поведения электронов в твердом теле необходимо знать характерную для него атомную структуру кристаллического и аморфного состояний. Способы математического описания атомной структуры кристаллических и аморфных тел существенно различаются. Распределение атомов в кристалле легко поддается математическому описанию и к настоящему времени имеется более или менее устоявшийся способ такого описания. В аморфных материалах распределение атомов столь сложно и беспорядочно, что на сегодняшний день его систематическое описание оказывается пока еще выше наших возможностей.
Сложность проблемы усугубляется метастабильностью аморфного состояния вообще. Это означает, что даже на макроскопическом уровне аморфная структура не определяйся однозначно такими параметрами равновесного состояния, как температура, давление, а зависит также от предыстории получения и обработки рассматриваемого материала. Т.е. число переменных, необходимых для однозначного описания аморфного состояния вещества, неизвестно.
Атомная структура аморфных полупроводников даже теоретически описывается труднее, чем структура других неупорядоченных систем: аморфных и жидких металлов, неупорядоченных сплавов. Это связано с сильной зависимостью физических свойств аморфных полупроводников от взаимной направленности ковалент-ных связей. В жидких и аморфных металлах энергия связи определяется ее металлической составляющей, а межатомные взаимодействия по своей направленности имеют сферический характер. Ориентационная зависимость или отсутствует, или, если она все же существует в некоторых модификациях, ее влиянием можно пренебречь. При рассмотрении межатомных связей несферические взаимодействия необходимо учитывать лишь в некоторых сложных металлических стеклах, атомная структура которых требует привлечения представлений о ионности и ковалент-ности связей. Но и в этих системах зависимость физических свойств от направленности связей далеко не так существенна, как в аморфных полупроводниках, где направленность связей является ярко выраженной первопричиной практически всех их свойств.
Может показаться, что по сравнению с другими неупорядоченными системами теоретическое описание аморфных полупроводников из первых принципов - одно нз самых трудных занятий. Как отметил Дж.Займан в своей книге "Модели беспорядка" [1], "беспорядок" - это не только хаос; этот термин предполагает наличие испорченного порядка. Не будет преувеличением, что это высказывание наиболее применительно к аморфным полупроводникам.
20
21
Одним из традиционных приемов теоретической физики является модельный подход. Из множества микроскопических характеристик упрощенная модель позволяет выделить наиболее существенные и на этой основе теоретически исследовать физические свойства материала и решать различные задачи.
Основным моментом процедуры является выделение наиболее существенных характеристик. Этот этап особенно важен при рассмотрении аморфных полупроводников, для которых количество микроскопических характеристик материала чрезвычайно велико и отбор наиболее существенных из них является нелегкой задачей. Если на этом этапе допущена ошибка, то все следующие становятся бессмысленными. При описании, например, электронных свойств аморфных полупроводников выбор таких ключевых моментов осуществляется путем исследования зависимостей распределения флуктуации электронного потенциала и статических и динамических взаимодействий электронов с атомами от особенностей атомной структуры материала. Таким путем удается установить структурно-чувствительные физические характеристики. Удается также выяснить, какие особенности атомной структуры в наибольшей степени определяют ту или иную физическую величину. С помощью такой процедуры удалось, например, выяснить, что процесс возникновения андерсеновских локализованных состояний и порогов подвижности до некоторой степени структурно-нечувствителен и протекает одинаково во всех типах неупорядоченных систем. Если есть основания полагать, что это не случайно, то при моделировании андерсоновских состояний особенности ра-зупорядочения во внимание могут не приниматься.
