Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
состояний вблизи вершины валентной зоны на локализованные состояния
вблизи дна зоны проводимости и точно так же переходами из локализованных
состояний вблизи вершины валентной зоны на расширенные состояния в зоне
проводимости. Если плотность состояний в хвосте описывается формулой N(E)
= -Вехр (-E/Et), где В и ?, - константы, то мы получаем соотношение а-С
exp (-hv/Et) при условии, что Et одна и та же для обоих хвостов, иначе а
будет выражаться через сумму двух экспонент. Тауц (12], стр. 159)
проанализировал спектры поглощения во множе-
540
15. Аморфные полупроводники
стве стеклообразных материалов и нашел, что этот закон справедлив в
широком интервале значений коэффициента поглощения. Для количественного
объяснения наблюдаемой величины коэффициента поглощения требуется, чтобы
плотность состояний была порядка 10?° см-3-эВ-1.
Интерпретация длинноволнового хвоста [участок (1)] намного сложнее.
Делались попытки приписать это поглощение переходам между состояниями,
расположенными в хвостах зоны проводимости и валентной зоны, однако, как
показал Тауц ([2], стр. 159), эти попытки наталкиваются на некоторые
серьезные трудности. Более того, было обнаружено, что вид кривой на этом
участке в отличие от двух других участков очень сильно зависит от
качества приготовления материала. Поэтому почти наверняка он определяется
примесями или дефектами.
В разд. 15.3 мы уже кратко останавливались на спектрах поглощения этих
материалов, обусловленных колебаниями атомов решетки. В основном они дают
информацию о колебательных уровнях молекулярных групп, из которых состоит
стекло. Всего несколько характерных частот можно приписать колебаниям
определенных химических связей. Например, спектры поглощения в области
остаточных лучей, хотя и не такие узкие, как в кристаллах, однако
находятся на том же месте [22}.
15.7.2. ТОКОВЫЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ И ЭФФЕКТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
В стеклообразных полупроводниках описанного выше типа было обнаружено
новое явление, представляющее собой особый случай токовой неустойчивости.
Оно наблюдалось в различных материалах, в том числе в халькогенидных
стеклах, однако более заметно выражено в более сложных стеклах,
электропроводность которых при комнатных температурах лежит в интервале
10"*-10"(r) Ом-1-см"*. Если электрическое поле в образце (толщиной около 1
мкм) превысит примерно 10е В-м-*, то электропроводность образца резко
возрастет до величины порядка 1-10 Ом-1-см-1. Эго явление нельзя
рассматривать как электрический пробой в обычном понимании, так как при
уменьшении напряжения ток будет линейно уменьшаться, пока не достигнет
некоторой критической величины, после чего восстановится нормальная
вольтамперная характеристика образца (рис. 15.6). Более того, эффект
имеет место и при обратной полярности приложенного напряжения. Именно из-
за наличия этого эффекта переключения тока необычайно возрос интерес к
стеклообразным полупроводникам. Эго явление было открыто Овшинским [23] и
дало мощный толчок разработке приборов, поскольку на его основе можно
создать переключатели, запоминаю-
15. Аморфные полупроводники
541
Рис. 15. в. Иллюстрация эффекта переключения вольтам пер ной
характеристики IV с высокого сопротивления (ветвь А) на низкое
сопротивление (ветвь в) прн критическом напряжении Kt и обратного
переключения при критическом токе /в.
Щ!(е устройства и т. д., которые имеют очень малые времена переключения
порядка 10"10 с. Хотя явление было обнаружено во множестве материалов,
для его применений используются стекла (большей частью сплавы
халькогенидов). В их число входят такие стекла, как Te60As30Si10Geio, и
другие не менее сложные соединения. Фритцше (111], стр. 425; 12], стр.
211) сделал обзор применений этого эффекта, а также обсудил его
физическую природу. Для объяснения эффекта переключения тока были сделаны
различные предположения, однако до сих пор нет полного согласия
относительно деталей механизма этого эффекта. Возможно, что за него
ответственны сразу несколько различных процессов, таких, как локальный
нагрев, вызывающий плавление материала или изменение его кристаллической
структуры. Природу этого необычайного явления, применение которого
опередило развитие теории, еще предстоит выяснить.
15.8. Заключение
Из нашего краткого рассмотрения аморфных полупроводников должно быть
ясно, что хотя уже многое достигнуто в понимании основных физических
процессов, которые придают этим материалам
542
15. Аморфные полупроводники
особенные свойства, остается немало серьезных теоретических и
практических задач, которые предстоит разрешить, прежде чем мы поймем
свойства аморфных полупроводников так же, как кристаллических, обладающих
высокой подвижностью носителей заряда. Теории предстоит еще ответить на
важные вопросы и разрешить некоторые проблемы, связанные с состояниями
электронов в разупо-рядоченных системах. С практической точки зрения
существуют трудности очистки и приготовления образцов, которые еще
