Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
O(O)-(W-JVkp)*, (28)
где t > 0 — нек-рое число, называемое критическим индексом. Переход от электропроводности металлич. типа к электропроводности активационной наз. переходом Мотта — Андерсона (см. Переход металл — диэлектрик).
Электропроводность в сальном электрич. поле. Отклонения от закока Ома в сильном электрич. поле в П. связано гл. об р. с разогревом газа носителей. Энергия, получаемая носителями от электрич. поля, передаётся ?ри столкновениях фоиокам к приводит к выделению дЖоулевой теплоты. Однако мощность, получаемая от шля, может быть столь велика, что носителя не успевают передать её фононам, вследствие чего их тёмп-ра оказывается выше, чем темп-pa решётки. В атом случае говорят о горячих носителях (см. Горячие электроны). Разогрев возникает, если кол-во энергии, получаемое носителем от поля за время между столкновениями, превышает энергию, передаваемую фонону прн одном столKKовен ик.
Вели темп-pa носителей зависит от электрнч.. поля, то закон Ома не выполняется, а вкд вольт-амперных характеристик П. (ВАХ) определяется мн. факторами. Разогретые носители могут, напр., оказаться в др. области экергетич. спектра и при этом резко изменить свой) подвижность. Это может привести к неустойчивости, примером к-рой является Ганна эффект (см. также Плазма твёрдых тел). Др. вкдом неустойчиво-
сти является^ л а в к н к ы й пробой. Электроны в электрич.: поле приобретают кинетич. энергию, сравнимую с шириной запрещённой зоны Sg, к прн этом выбивают электроны нз валентной зокы в зону проводимости. Этп электроны в свою очередь разгоняются полем н выбивают новые электроны н т. д. Специфическим для П. является т. к. примесный пробой, возникающий в значительно более слабом поле. В этом случае электроны выбиваются не из валентной зоны, а1 с примесных уровней.
Гальваиомагнитные явления в П. позволяют экспериментально исследовать параметры зонной структуры и примесный состав. Простейшим методом определения знака заряда носителей и их концентрации является измерение постоянной Холла Rh в слабом магн. поле. Прк одном сорте носителей
RH=r/en, (29)
где г — коэф., зависящий от механизма рассеяния носителей. Еслн носителями являются одноврем. и электроны и дыркп, причём их взаимодействием можно пренебречь, то электропроводность можно представить в виде суммы
0 = «Ц1э+г/)Цд, (30)
где JA3, Ц.Д — подвижности электронов и дырок. Коэф. Холла в этом случае связан с ja3 и ц,ц соотношением
-nI**) /°2 • (31)
Как вкдко из ф-лы (31), знак Rh в П. п- и р-типдв разный.
Более точно концентрацию носителей можно определить, измеряя эффект Холла в сильном магн. поле, когда циклотронная частота носителей велика по сравнению с частотой столкновения и для электронов и для дырок. Тогда
RH=i/e(p—n). (32)
Особую роль кграет т. н. квантовый Холла эффект. Он возникает в двумерной системе, к-рая реализуется, напр., в инверсионном слое МДП-структуры. Еслк сильное маги, поле направлено перпендикулярно слою, TO зависимость ХОЛЛОВСКОЙ электропроводности Он ОТ магн. поля содержит «ступеньки», к-рые описываются ф-лой
O(H)=VezIh, (33)
где величина v принимает нек-рые целые и дробные значения. Точность, с к-рой выполняется соотношение (33), столь высока, что квантовый эффект Холла с успехом может служить методом измерения соотношения мировых констант.
Важкую роль для определения параметров П. кгра-ют также измерения отрицат. ыагнетосопротивления в слабом магн. поле. Магн. поле разрушает квантовую интерференцию электронных состояний и этим увеличивает электропроводность системы (см. Mагнетосопро-тивление, Слабая локализация).
Термоэлектрич. эффекты в П. важны и как средство определения параметров П. п для практич. приложений. Термоэдс у П. значительно больше по величине, чем у металлов. Термоэдс вырожденного электронного газа порядка (Kje)-(kTlifp), причём у типичных металлов множитель kT/?p очень мал: Термоэдс невырожденных П. такого множителя не содержит, п потому ока значительно больше. В связи с этим П. используются для создания термоэлементов. Для исследования П. важкую роль играет измерение термоэлектрич. эффектов в маги. поле.
Оптнческне свойства полунроводннков #
Прямые н непрямые переходы. Фундаментальное или собственное поглощение света в1 П. связано о переходом электронов нз валентной зоны в к.-л. незаполненную
ПОЛУПРОВОДНИКИ
ПОЛУПРОВОДНИКИ
зону. Эти переходы могут быть прямыми к непрямыми. В прямых переходах участвуют лишь электрон и фотон. Законы сохранения энергии н нмпульса при прямых переходах имеют вид
h<o=Sc(p)—Sv(p); p'—P—hq.
(35)
Здесь р н рг — квазиимпульсы электрона в начальном к конечном состояниях, ЙО) — энергия фотона, q — его волновой вектор. Т.н. кмпульс фотона hq мал по сравнению с р' и р, то р » р' (ркс. 7). Еслк экстремумы обе-кх зон находятся в одной точке импульсного пространства, порог прямых переходов (край поглощения) совпадает с Sg. Фотоны с ha> < Sg могут поглощаться лишь за счёт значительно менее вероятных процессов (см. нкже); прозрачность П. резко возрастает при /ш < Sg,
