Метод функций Грина в статической механике - Бонч-Бруевич В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
6) Имеет место явление фотопроводимости. Спад ее со временем в халькогенидных стеклах характеризуется наличием весьма длинных «хвостов»; при этом характерное время спада фотопроводимости заметно зависит от длины волны возбуждающего света.
Результаты, изложенные в п. 1), в сочетании с оптическими данными приводят к выводу о существовании в неупорядоченных полупроводниках разрешенных и запрещенных участков энергетического спектра — разрешенных и запрещенных зон. Однако наличие большого числа материалов типа Б) (стр. 18) означает, что это деление еще не исчерпывает всей картины энергетического спектра: приходится сделать вывод о существовании каких-то дозволенных состояний в запрещенной зоне. В известном смысле они должны быть подобны обычным локальным уровням в кристаллических полупроводниках: и те и другие влияют на положение уровня Ферми и участвуют в опти-
» 3. СВОДКА НЕКОТОРЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
23
ческих переходах. Однако, в отличие от случая хороших кристаллических полупроводников, уровни, расположенные в запрещенной зоне неупорядоченного материала, могут быть обусловлены не только атомами посторонней примеси, но и другими факторами, связанными со структурой самого материала. В противном случае положение уровня Ферми, а с ним и значение энергии активации е, было бы значительно более чувствительно к легированию образца микропримесями. Экспериментальные данные пп. 3)—5) заставляют считать, что уровень Ферми в рассматриваемых материалах располагается где-то вблизи середины запрещенной зоны и смещается при указанных выше внешних воздействиях заметно слабее, нежели в хороших полупроводниковых монокристаллах. Соответственно проводимость, температурная зависимость которой изображается формулой
(3.6), следует, видимо, интерпретировать как собственную. По этой причине о рассмотренной только что картине энергетического спектра говорят как о модели «собственного полупроводника» *).
С представлением о разрешенных уровнях рассмотренного выше типа согласуются и данные п. 3). Действительно, указанный там характер частотной зависимости Rea(co) (см. (3.8)) наводит на мысль, что мы имеем дело с прыжковой проводимостью того же типа, что и проводимость по примесным уровням, наблюдаемая при низких температурах в кристаллических полупроводниках **).
Изучение спектра и концентрации уровней, расположенных в запрещенной зоне неупорядоченного полупроводника, составило в последние годы предмет многих экспериментальных исследований. Отметим здесь следующие группы фактов.
7) Исследование кинетики фотопроводимости и токов, ограниченных пространственным зарядом, показывает, что уровни в запрещенной зоне неупорядоченного полупроводника распределены в довольно широком интервале энергий.
8) Опыты, указанные в п. 7), а также измерения термостимулированной проводимости и прыжковой проводимости на переменном токе позволяют оценить концентрацию уровней в запрещенной зоне. Меняясь от материала к материалу и от образца к образцу, она часто оказывается довольно большой — порядка 1019 см-3 и выше. По-видимому, так обстоит дело во многих материалах типа Б).
9) Концентрацию электронов с неспаренными спинами в запрещенной зоне можно оценить по интенсивности сигналов ЭПР
*) Название «полностью компенсированный полупроводник» было бы, вероятно, более точным.
**) Температурная зависимость (3.7) объжсняется как раз в рамках представления о спектре дискретных уровней в запрещенной зоне (гл. IV),
24
ГЛ. I. ВВЕДЕНИЕ
и по величине статической спиновой парамагнитной восприимчивости. Соответствующие опыты выполнялись с рядом веществ (халькогенидные стекла, аморфные германий, кремний и селен). В халькогенидных стеклах сигналы ЭПР практически не обнаруживались (концентрация неспаренных спинов ns ,<С Ю14 см-3) — даже в материалах типа Б). Не виден и соответствующий вклад в парамагнитную восприимчивость. Сигналы ЭПР в ряде халькогенидных стекол появляются, однако, при освещении образца светом с частотой со <; со0 при температурах 6—15 К. Видимо, так же обстоит дело и в аморфном мышьяке.
Эти данные на первый взгляд резко расходятся с выводами п. 8). Заметим однако, что концентрация неспаренных электронных спинов, вообще говоря, не обязана совпадать с концентрацией локальных уровней. (Этот вопрос подробнее обсуждается в §§ И. 10, II. 19.)
В аморфных германии и кремнии сигналы ЭПР наблюдаются и без подсветки. При этом концентрация неспаренных спинов, определяемая по величине сигнала ЭПР и по статической магнитной восприимчивости, меняется от образца к образцу, завися от условий легирования *).
10) Измерения сдвига Найта и времени ядерной релаксации в твердом и жидком ОагТе3 приводят к выводу о том, что состояния электронов, отвечающие разрешенным уровням в запрещенной зоне, локализованы в пространстве.
11) Спектр локальных уровней в халькогенидных полупроводниках в известной мере коррелирует с параметрами полимерной их структуры: при изменении последней в результате, например, разбухания материала (погруженного в диметиамин) меняется и набор ловушек в запрещенной зоне (В. М. Любин).
