Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бонч-Бруевич В.Л. -> "Физика полупроводников " -> 268

Физика полупроводников - Бонч-Бруевич В.Л.

Бонч-Бруевич В.Л. , Калашников С.Г. Физика полупроводников — Москва, 1977. — 678 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikov1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 262 263 264 265 266 267 < 268 > 269 270 271 272 273 274 .. 295 >> Следующая


вают кластерами *).

Случайное поле рассматриваемого типа (даже при одном типе примеси) действует на носители заряда обоих знаков. Действительно, потенциальная яма для электрона есть вместе с тем и потенциальный горб для

дырки, и наоборот. Именно по этой причине примесные области спектра возникают, вообще говоря, как у верхней, так и у нижней границы запрещеннол зоны.

Четвертая особенность сильно (и промежуточно) легированных полупроводников вытекает из второй и третьей. Она состоит в том, что носители заряда в них, вообще говоря, нельзя характеризовать каким бы то ни было законом дисперсии Е (р) **). Действительно, квазиимпульс р сохраняется и, следовательно, характеризует стационарные состояния электрона только в идеально периодиче-

*) Английское слово «clusters» означает «скопление».

**) В этом состоит одно из важных различий между примесной зэнойи энер« гетичеекой зоной в чистом материале.
§ 2] ОСОБЕННОСТИ СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ 623

ском поле. При наличии еще случайного поля происходит рассеяние, в результате которого квазиимпульс изменяется во времени. Иначе говоря, состояния с заданными значениями р оказываются нестационарными. В принципе так обстоит дело при любых процессах рассеяния. Однако, как мы увидим в § 3, в рассматриваемых материалах не при всех существенных значениях энергии электрона выполняется условие малости неопределенности энергии %/х (Е) по сравнению с самой этой энергией:

¦ Е — Ес (для электронов)

X \С)

или (2.1)

--(?)- <?'» — ?' (для дырок).

Между тем это условие необходимо для того, чтобы можно было рассматривать состояния с данным квазиимпульсом как почти стационарные (ср. § XIV.2). В условиях, когда неравенство (2.1) не выполняется, энергию взаимодействия, ответственного за' столь малые значения времени релаксации, приходится принимать во внимание уже при определении энергетического спектра носителей заряда. В рассматриваемом сейчас случае речь идет о взаимодействии электронов и дырэк со случайным полем. Этот фактор особенно важен в области энергий Ev sc; Е ^ Ес: в отсутствие примеси там вообще нет дозволенных состояний. С другой стороны, по мере удаления от границы зоны проводимости вверх (или от границы валентной зоны вниз), когда растет полная энергия электрона или дырки, роль случайного поля должна постепенно ослабевать. При достаточно больших значениях разностей Е — Ес и Ev — Е условия (2.1) будут выполнены. Это означает, что достаточно глубоко в зонах проводимости и валентной представление о законе дисперсии носителей заряда вновь обретает приближенный смысл.

Наконец, пятая особенность сильно легированных полупроводников связана с ролью экранирования поля заряженных атомов примеси. Причины, обусловливающие эффект экранирования, могут быть различными: перераспределение свободных носителей заряда в пространстве (§ VI.7), преимущественное расположение отрицательно заряженных ионов примеси около положительных (при наличии компенсации) и т. д. Для нас сейчас существенны не причины эффекта, а следствия из него. Именно, как мы в. и дел и в XVI 1.8, при г0 < ав, экранирование приводит к исчезновению дискретных уровней, создаваемых примесным ионом. Согласно формулам (1.3а, б) именно такая ситуация может возникнуть в сильно легированных полупроводниках. Действительно, в отсутствие компенсации в названных материалах п ~ Nt и условие г0 < ав достигается (в вырожденном материале) при Nt ~ а в'. Аналогичное —¦
624

СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ 1ГЛ. XIX

по порядку величины— условие получается и для компенсированных полупроводников. Экранирование там может быть обусловлено, например, второй из указанных выше причин; при этом для оценки отношения г0/ав можно воспользоваться формулой (1.3а), заменяя в ней п на Nt, а температуру опыта Т — на температуру, при которой примеси вводятся в решетку.

Очевидно, в условиях исчезновения примесных уровней не может возникнуть и примесная область спектра. Следует, однако, иметь в виду, что рассматриваемая сейчас задача отличается от изучавшейся в § XVI 1.8. Там исследовался энергетический спектр примесного атома при условии, что в образце уже создана (например, подсветкой) определенная концентрация экранирующих свободных носителей заряда. Здесь эти носители поставляются в основном самими атомами примеси. Предположив заранее, что все они ионизованы, мы действительно придем к выводу об исчезновении создаваемых ими локальных уровней. Если, однако, предположить, что электроны в некомпенсированном полупроводнике уже занимают примесные уровни, то эффект экранирования резко ослабнет: атомы примеси окажутся нейтральными, а число свободных зарядов будет невелико. Это означает, что мы не вправе заранее предполагать ни того, ни другого. Дело в том, что роль экранирования определяется концентрациями свободных носителей заряда и заряженных атомов примеси, а эти величины зависят от характера энергетического спектра системы — от того, существуют ли, и в каком количестве, примесные уровни. С другой стороны, сам энергетический спектр надо определять с учетом экранирования. Иначе говоря, энергетический спектр сильно легированного полупроводника следует определять самосогласованным путем.
Предыдущая << 1 .. 262 263 264 265 266 267 < 268 > 269 270 271 272 273 274 .. 295 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed