Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
1. В аморфных материалах подвижности обычно не превышают эту же величину,
однако обсуждение жидких и аморфных полупроводников мы отложим до гл. 16.
Изучая кристаллические полупроводники о низкой подвижностью носителей
заряда, важно понять, что теория, основанная на представлениях о
блоховских волнах в кристалле, к этим материалам действительно
неприменима и что поэтому следует пользоваться представлениями, развитыми
в связи с объяснением явления прыжковой проводимости, которые кратко
описаны в разд. 5.4 и к которым мы позже вернемся при рассмотрении
свойств аморфных полупроводников (см. разд. 15.1, 15.2).
Нетрудно понять, почему теория энергетических зон, которая позволила
успешно объяснить свойства полупроводников с высокой подвижностью,
оказывается неприменимой, если величина подвижности становится менее 1
сма- В-1-с-1. Если применить соотношение р=ет/тв, которое не связано с
представлениями о кристаллической структуре или с зонной теорией, то при
те=т0 и р=1 сма-В-1-с-1 мы получим т=1,6- 10_18с. Поскольку состояние
электрона будет неопределенно в течение временит, то в соответствии с
принципом Гейзенберга неопределенность его энергии можно выразить в виде
6?~Я/т. Для нашего значения т получаем, что 6?ж1 эВ. Неопределенность в
энергии такой величины делает само понятие зонной структуры
бессмысленным. Более того, теряет смысл и величина средней длины
свободного пробега (см. разд. 15.1).
Полупроводники с низкой подвижностью носителей заряда и проблемы,
связанные с определением их свойств, рассмотрели Иоффе и Регель [83].
Фрёлих и Сивелл [84] обсудили ограничения применимости зонной теории,
особенно для случая узких зон с большой эффективной массой. Клингер [85]
рассмотрел явления переноса в полупроводниках с низкой подвижностью,
включая явление прыжковой проводимости. Более подробное обсуждение
прыжковых процессов и соответствующие библиографические ссылки можно
найти в разд. 5.4, а также в разделах, посвященных аморфным
полупроводникам (разд. 15.1, 15.2).
13. Полупроводниковые материалы
489
13.15. Другие полупроводники
Из огромного числа материалов, которые обычно называют полупроводниками,
мы обсудили только малую часть. Многие, хотя и не все материалы такого
типа - это относительно сложные соединения, обычно окислы или
халькогениды. Так как число двойных соединений ограничено, то они были
исследованы более полно. В то же время лишь очень малое их число было
изучено хотя бы приблизительно в такой же степени, как материалы,
рассмотренные в настоящей книге. Как мы уже видели (разд. 13.7), началось
изучение тройных полупроводниковых соединений, и здесь пока еще имеется
достаточно большой выбор объектов для исследований. С учетом четверных
соединений и соединений более высокого порядка, число возможных вариантов
становится просто огромным. • Некоторые из них уже были изучены, однако
весьма поверхностно, и будет удивительно, если среди них не найдется
одного-двух материалов с очень специфическими свойствами. Однако следует
отдавать себе отчет, что чем из большего числа компонентов состоит
соединение, тем сложней его будет приготовить и довести до состояния,
требуемого в полупроводниковой технологии.
Существуют таблицы полупроводниковых соединений, которые содержат
известные сведения о них, в основном ширину запрещенной зоны (см. ссылки
к разд. 13.1; см. также работу (861).
Довольно необычную группу полупроводников представляют материалы, в
которых время жизни неосновных носителей заряда тп (или тр) меньше, чем
время диэлектрической релаксации т0 (см. разд. 7.3). Свойства этих
материалов, называемых обычно релаксационными полупроводниками, обсуждали
Ван Русбрек и Кэйси [871. Как мы видели в разд. 7.3, т" обычно имеет
величину порядка 10-1гс. Соотношение тп^>т" приводит к состоянию
квазинейтральности. Если это условие не выполняется, то в полупроводнике
может возникать пространственный заряд и соответственно явление истощения
основных носителей (см. разд. 7.3).
После появления первой работы, посвященной этому вопросу, новых
экспериментальных исследований почти не последовало. Совсем недавно к
этой проблеме вернулись Попеску и Хениш [431, которые рассмотрели, что
будет происходить в таком материале, если инжектировать в него неосновные
носители. Они рассмотрели также роль ловушек, на которые могут быть
захвачены неосновные носители, и влияние этих ловушек на скорость
рекомбинации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Капе P. F., Larrabee G. В., Characterization of Semiconducting
Materials McGraw-Hill, 1975.
2. Electronic Materials, ed. Hannay N. B., Colombo U., Plenum Press,
1973.
490
13. Полупроводниковые материалы
3. Brooks М. S., Kennedy J. K-, Ultra-purification of Semiconductors,
Macmillan, 1962.
4. Parker R. L., Crystal growth mechanisms, Solid State Physics, Academic
Press, 25, 152 (1970).
5. The Art and Science of Growing Crystals, ed. Gilman J. J., Wiley,
1963.
6. Crystal Growth, ed. Bardsley W., Heurle D. J. Т., Mullin J. B., North
