Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смит Р. -> "Полупроводники " -> 64

Полупроводники - Смит Р.

Смит Р. Полупроводники — М.: Мир, 1982. — 560 c.
Скачать (прямая ссылка): poluprovodniki1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 219 >> Следующая

несколько минимумов (так же, как это имеет место для зон
проводимости Si и Ge), обстоятельно описан Гликсманом [19]. Обсуждение
еще более сложной проблемы в случае полупроводников с гофрированными
поверхностями постоянной энергии (как в случае валентных зон Si и Ge)
было проведено Донованом и Гербертом [20]. Обзор этой проблемы сделал Бир
[21].
Магнитное квантование, упомянутое выше в связи с измерениями проводимости
и коэффициента Холла при очень сильных магнитных полях, также будет
оказывать определенное влияние на величи-
5. Явления электронного переноса
171
ны коэффициентов магнитосопротивления. Однако обычно измерения проводятся
при достаточно малых магнитных полях, при которых эффекты магнитного
квантования несущественны (см. разд. 12.8).
5.4. Электропроводность при очень низких температурах
На первый взгляд может показаться, что при температурах столь низких, что
все свободные носители "заморожены" на донор-ных или акцепторных центрах,
проводимость полупроводника должна быть очень мала. Эго будет иметь место
при условии, что kТ значительно меньше энергии ионизации примеси ed. Для
примесных центров с мелкими уровнями, например с ed~0,01 эВ (таких, как
элементы V группы в Ge), это означает, что температура Т должна быть
существенно ниже 100 К. Например, следует ожидать, Что при 10К или ниже
такие доноры в большинстве своем будут не-ионнзованными, т. е. не будут
поставлять электроны в зону проводимости. При больших концентрациях
доноров, скажем порядка 1019 см-3, волновые функции электронов соседних
доноров перекрываются и образуется так называемая примесная зона, т. е.
квазинепрерывная узкая полоса разрешенных уровней, лежащих внутри
запрещенной зоны (см. рис. 5.6). Если на каждый донор приходится по
одному электрону, то эта зона будет заполнена только наполовину и процесс
электропроводности будет проходить так же, как и в металле. Из-за узости
этой зоны подвижность носителей заряда в ней оказывается небольшой,
однако достаточной для создания легко наблюдаемой проводимости.
Оказалось, однако, что проводимость имеет место и при концентрациях
доноров или акцепторов намного меньших, чем 101* см-3, вплоть до 10'i-
101* см-3. В этих случаях проводимость по примесной зоне не может
объяснить величины электропроводности. Найдено, что электропроводность
при низких температурах оказывается наибольшей, если присутствуют
одновременно как доноры, так и акцепторы. В таких случаях полупроводник
называют "компенсированным". В полупроводнике р-типа с Nt>N& степень
компенсации К равна отношению NJNa. Рассмотрим, что будет происходить в
полупроводнике /7-типа с К?=0- При низких температурах, когда к7<^ed, все
iVd уровней доноров будут пустыми, так как их электроны перейдут на NA
акцепторов, которые в результате окажутся заряженными отрицательно, т. е.
ионизованными. Таким образом мы получим Nd ионизованных и Na-Nd
неионизованных акцепторов (см. рис. 5.7). Ионизованные акцепторы будут
распределены по материалу, так что дырки с неионизованных акцепторов
смогут при помощи туннельного процесса перескакивать с одного вакантного
центра на другой.
172
5. Явления электронного переноса
Зоне проЙодишста
wwwwwwwwww
Примесная
зона
V7777777777777777777.
У
Валентная зона
Рис. 5.6. Возникновение примесной зоны вследствие высокой концентрации
доноров на глубине ед (в пределе малых концентраций) под дном зоны
проводимости.
Зона проводимости
Валентная зона
Рис. 5.7. Частичная компенсация Na акцепторов донорами (Na>N$ при низких
температурах, в результате которой становится возможной прыжковая
проводимость дырок.
Эту форму электропроводности обстоятельно исследовал на постоянном токе
Фрицше [22], на переменном токе низкой частоты ее изучали Поллак и Геболл
[23] и на частотах микроволнового диапазона - Танака и Фэн [24].
Сопоставление электропроводности с поглощением в далекой инфракрасной
области позволило обнаружить электропроводность такого типа на частотах,
соответствующих длинам волн порядка 100 мкм (см. подразд. 10.2.1).
Вообще говоря, электропроводность а можно выразить в виде
о = Л1ехр[- ^-М2ехр[ - g;]-M3exp[ - . (5.238)
Первый член обусловлен тепловой ионизацией примесей, так что при самых
низких температурах он пренебрежимо мал. Второй член возникает в
результате проводимости по примесной зоне и оказывается несущественным,
если либо Nц, либо Na меньше 10м см-3. Третий член обусловлен прыжковым
характером проводимости и обычно наиболее важен в области очень низких
температур. Фрицше 122] обнаружил, что на постоянном токе As зависит
глав-
5. Явления электронного переноса
173
ным образом от концентрации основных носителей заряда, в то время как е3
зависит от степени компенсации K=NJNA (для п-типа или К = Wd/Wa (Для p-
типа). При К->0 е3 возрастает. е3 зависит также и от частоты переменного
тока, уменьшаясь при возрастании последней. Действительно, для частот,
соответствующих длинам волн между 200 и 800 мкм, о очень слабо зависит от
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed