Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
высокой подвижностью. К счастью, дрейфовую подвижность можно получить
независимо, с помощью методики, которую разработал Спир [12]. На
поверхность тонкого образца оптически или электронной бомбардировкой в
течение очень короткого промежутка времени инжектируют порцию электронов.
Прн помощи быстродействующего оссциллографа наблюдают приход этих
электронов на противоположную сторону образца. Зная толщину образца, по
времени задержки получают величину pd.
15. Аморфные полупроводники
531
Обычно за приходом основного импульса следует "хвост", который говорит о
том, что по мере продвижения через материал носители испытывают захват
ловушками.
15.3. Колебания атомов решетки
Несмотря на то что в аморфном материале зонная структура для решеточных
колебаний отсутствует, существует, однако, некоторая аналогия с
кристаллическими модами. Для длинноволновых акустических колебаний
нерегулярности в расположении атомов должны усредниться и зависимость
<a/k будет определяться упругими Постоянными/Изменение последних будет
проявляться просто как изменение акустических колебаний, и поэтому можно
по-прежнему говорить о длинноволновых акустических фононах. А
длинноволновые оптические фононы опять же в основном определяются
ближайшим атомным окружением. Действительно, в своей оригинальной работе
Раман рассматривал только моды колебаний локального молекулярного
окружения. Для сложных веществ, таких, как As2Sa, примитивная ячейка
которых представляет собой молекулярную группу, это является хорошим
приближением и, как и следовало ожидать, спектры комбинационного
рассеяния и спектры решеточного поглощения, обусловленного оптическими
модами, для аморфной и кристаллической форм одного и того же материала
отличаются мало. С другой стороны, в материалах, подобных Si и Ge,
тетраэдрическая группа атомов связана с соседними намного сильнее. В этом
случае дву хфононные спектры аналогичны спектрам кристаллического
материала, однако в них отсутствует тонкая структура колебательного
спектра, характерная для кристалла. Так как в аморфном материале не
действует закон сохранения квазиимпульса, то в нем может происходить
однофононное поглощение.
15.4. Аморфные Si и Ge
Из-за того что аморфные полупроводники IV группы Si и Ge обладают
открытой структурой, их свойства сильно отличаются от свойств
стеклообразных аморфных полупроводников, таких, как AsgSs, которым было
посвящено множество экспериментальных работ. Более того, Si и Ge могут
быть получены в очень чистом виде, а их свойства в кристаллическом
состоянии хорошо изучены и поняты. Широко изучались свойства этих
материалов и в аморфном состоянии, что дало прекрасную возможность
провести сравнение свойств двух форм одного и того же вещества. Поэтому
перед тем, как обсуждать менее простые для понимания аморфные
полупроводниковые соединения, мы для начала рассмотрим Si и Ge.
532
15. Аморфные полупроводники
Аморфная форма Si и Ge образована группами, состоящими из четырех атомов,
объединенных в тетраэдры. Основное отличие аморфной формы от
кристаллической заключается в том, что в первой из них тетраэдры
ориентированы относительно друг друга случайным образом. Тот факт, что
взаимное расположение ближайших соседей в аморфном состоянии остается
неизменным, играет очень важную роль, обусловливая не слишком сильное
различие в свойствах двух форм, как это поначалу предполагали Иоффе и
Регель (см. разд. 15.1). При плавлении это тетраэдрическое взаимное
расположение исчезает. Возникает намного более плотная упаковка, при
которой число ближайших соседей равно восьми, и Si и Ge становятся
металлами, так же как при очень высоких давлениях (см. разд. 14.5).
Существуют две точки зрения на проблему случайного взаимного расположения
атомов. В одной рассматривают все возможные взаимные ориентации, в другой
рассматриваются только две ориентации, характерные для структуры алмаза и
для структуры вюр-цита. Эти две структуры рассмотрел Григоровичи ([21,
стр. 45) и показал, что как шестиугольные кольца атомов, характерные для
кристаллической структуры, так и пятиугольные кольца атомов, существующие
в аморфной структуре, способны использовать все пары связывающих
(валентных) электронов. При этом нет болтающихся связей, если, конечно,
они не появляются в результате тепловых, оптических или каких-нибудь еще
воздействий или не являются результатами структурных дефектов.
Для получения аморфных пленок толщиной порядка нескольких микрон
используются различные методы, включая термическое испарение, катодное
распыление, осаждение путем разложения газа электрическим разрядом. До
последнего времени считалось, что одним из очень сильных различий между
аморфными и кристаллическими Si и Ge является тот факт, что, как мы уже
видели, кристаллическая форма очень чувствительна к введению весьма малых
количеств примесей элементов III и V групп, в то время как аморфные Si и
Ge нечувствительны к введению примесей, так что для заметного изменения
