Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
полупроводниковые свойства, и по аналогии Гудмэн и Дуглас предположили,
что соединения типа Cu2CdSnTe, также должны быть полупроводниками; в
число новых соединений, которые приготовили и исследовали Гудмэн и
Дуглас, входят CuInTe2, CuInSe2 и СиА1Те2. Они обладают сильно
выраженными выпрямляющими свойствами, имеют оптические запрещенные зоны
шириной около 0,9 эВ и электронные подвижности порядка 300 см*-В-1-с-1.
Попытки получить монокристаллы этих веществ пока успехом не увенчались.
Очевидно, если рассматривать тройные и четверные соединения, число
возможных полупроводниковых соединений становится очень большим. Моозер и
Пирсон [47] выдвинули некоторые предложения по расширению принципа
скомпенсированной валентности, о котором упоминалось выше.
Некоторые тройные соединения были исследованы после обнаружения у них
нелинейных оптических свойств, причем их выбор основывался на принципе
скомпенсированной валентности. Наибольшее внимание из них привлекли к
себе халькопириты. Они принимают две основные формы, которые можно
обозначать как 245а и 1362 (строчные цифры обозначают группу
периодической системы
13. Полупроводниковые материалы
477
элементов, а индексы - число атомов в соединении). Первую форму можно
рассматривать как расширение класса соединений типа А ш?у, вторую-как
расширение класса соединений типа An?VI. Приведем примеры соединений типа
2452:
CdGeAs2 Д? = 0,55 эВ,
CdSnP2 Д? = 1,15 эВ,
ZnGeP* Д? = 2,2 эВ,
и примеры соединений типа 1362
Ag In Se2 Д? = 1,2 эВ,
Ag In S2 Д? = 2,0 эВ,
Ag Ga S2 Д? = 2,7 эВ,
Си А1 S2 Д? = 3,5 эВ.
Быстро появилась обширная литература, посвященная этим материалам.
Свойства некоторых из них рассмотрел Хилсум ([2|, стр. 69). Р. К. Смит
[48) обсудил использование этих материалов в оптоэлектронике, дал список
величин ДЕ для некоторых халькопиритов того и другого типа и сведения о
том, является ли запрещенная зона в них прямой или непрямой. Кроме того,
он рассмотрел их оптические свойства и, в частности, использование их
нелинейных характеристик в целях оптического смешения частот.
Интересной особенностью этих материалов является то,.что многие из них
имеют прямые запрещенные зоны и поэтому могут оказаться полезными в
области люминесцентных применений и для создания лазеров (см. разд.
14.6). И действительно, в некоторых из них лазерный эффект был обнаружен.
Проблемы приготовления кристаллов, которые при первых исследованиях этих
материалов казались непреодолимыми, к настоящему времени частично удалось
разрешить, и в некоторых лабораториях уже получены большие монокристаллы
с довольно хорошими оптическими свойствами. Методики их приготовления,
используемые в настоящее время, описал Фейгельсон [49]. В частности, он
рассмотрел выращивание кристаллов CdGeAs2, AgGaSe2 и AgGaS2 для
оптических применений. Выращивание кристалла AgGaSa высокого качества
описали также Маттис и др. [50].
В своей книге [51], полностью посвященной тройным полупроводникам -
халькопиритам. Шей и Уэрник рассмотрели известные свойства большого числа
соединений. Об электрических свойствах этих соединений известно намного
меньше, чем об оптических, однако объем информации по этому вопросу в
настоящее время быстро возрастает. Многие соединения типа 2452 при
комнатной температуре имеют подвижности электронов или дырок порядка 100
см^В-1-с-1 или менее, однако некоторые, например CdGeAs2, имеют
значительно более высокие подвижности (порядка 1500 смг В-1-с-1).
Подвижности в соединениях типа 1362 оказы-
.478
13. Полупроводниковые материалы
ваются намного ниже, примерно (1 -20)сма-В-1-с-\за исключением AgInSea, в
котором р,е" 750 сма-В-1-с-1. Электрические свойства, полученные на
основе измерений эффекта Холла, проводимости и других измерений, подробно
описали Шэй и Уэрник (см. выше). Этому классу полупроводников посвящен
целый том журнала Journal de Physique ([48-50]).
Зонная структура этих соединений имеет некоторые интересные отличия от
зонной структуры соответствующих полупроводниковых соединений типа А111
В* к AnfiVI. В основном эта разница обусловлена тем, что тетраэдрическая
связь здесь слегка нарушена и что элементарная ячейка в два раза больше
элементарной ячейки двойных соединений. Использование давления для
усиления отклонений от тетраэдрической симметрии позволило прояснить
довольно сложную зонную структуру этих материалов. Для определения
некоторых критических точек в зонной структуре с успехом использовался
также метод спектроскопии электроотраження. Эти методы рассмотрели
Бендориус и др. [52] и Шилейка [53]. О результатах вычислений зонной
структуры сообщали различные авторы, в том числе Полыгалов, Поплавной и
Ратнер [54], а также Пейсман и др. [55]. Хотя эти результаты и не
полностью совпадают с экспериментальными данными, тем не менее они
оказали большую помощь в выяснении характера зонной структуры между
критическими точками, так что теперь для некоторых из этих соединений мы
