Вплив неоднорідних областей на рухливість носіїв струму в твердих
розчинах Si1-хGex
Питання про механізми розсіяння, які визначають рухливість носіїв у твердих розчинах Ge1-xSix та Si1-хGex, розглядалися в низці статей [1; 2] і продовжують залишатись актуальними. У праці [1] було зроблено припущення, що причини зменшення рухливості в цих кристалах зі збільшенням концентрації неосновної компоненти одні і ті ж. Автори [1] проводили дослідження рухливості носіїв струму в твердих розчинах Ge1-xSix з точки зору існування неоднорідностей розподілу неосновної компоненти, що цілком обґрунтовано (див. напр. [3]). Для визначення впливу таких флуктуацій складу на кінетичні ефекти було використано підхід, розроблений у статті [4]. Дослідження в дифузійному наближенні впливу неоднорідних областей (НО) дозволило задовільно описати поведінку рухливості в достатньо широкому температурному інтервалі.
Вивчення фононних спектрів монокристалів Si1-хGex [5] показує, що атоми Ge не утворюють великих кластерів у гратці Si, але прагнуть займати кілька сусідніх вузлів ґратки. Це твердженння збігається з результатами, отриманими нами в статті [2], де доведено, що атоми Ge утворюють групи з десятків атомів залежно від рівня легування. Наведені результати дають підстави для застосування методу, який запропонований у статті [1] для аналізу рухливості носіїв струму в твердих розчинах Si1-хGex з позицій існування НО.
У статті [6] в дифузійному наближені було отримано вираз для холівської рухливості:
, (1)
де холівська рухливість в однорідному напівпровіднику,
, – потенціал, обумовлений НО, – усереднення за всіма можливим розміщенням НО.
Вважаючи розподіл НО рівноймовірним та беручи до уваги той факт, що наявність неоднорідних областей призводить до виникнення потенціалу Е, який визначається різницею рівнів Фермі в матриці кремнію та кластері Ge, маємо:
, (2)
де , – концентрація ізовалентної домішки, – кон-центрація атомів Ge в кристалі германію, – дебаївська довжина, – геометричний роз- мір НО, .
Для експериментальних досліджень використовувались монокристали Si1-хGex n-типу, вирощені методом Чохральського з концентацією неосновної компоненти . Концентрація легуючої домішки для різних кристалів змінювалася в межах . На рис 1. подано експериментальні температурні залежності для Si1-хGex та теоретичні, розраховані за формулою (2).
Як видно з рис. 1, використане наближення дає змогу досить добре описати температурну залежність рухливості в інтревалі К. Цей результат засвідчує правильнісь припущень, зроблених в [1], щодо спільності причин заниження рухливості в твердих розчинах зі збільшенням концентрації неосновної компоненти. Єдиним підгоночним параметром при розрахунку був геометричний розмір НО. Для цього інтервалу концентрацій ефективні значення геометричного розміру неоднорідностей знаходяться в межах , що узгоджується з висновком про те, що атоми неосновної компоненти утворюють невеликі угруповання.
Таким чином, на основі наших результатів та даних роботи [1] можна твердити, що незважаючи на ряд припущень, які були зроблені, в рамках дифузійного наближення вдається описати поведінку рухливості носіїв струму в твердих розчинах Si1-хGex та Ge1-xSix у достатньо широкому температурному інтервалі.
Література
Шаховцов В.И., Шаховцова С.И, Шварц М.М., Шпинар Л.И., Ясковец И.И. Подвижность носителей тока в твёрдых растворах Ge1-Six. // ФТП.– 1989.– Т. 23. В.1.– с. 48-51.
Коровицький А.М., Семенюк А.К. Дослідження впливу ізовалентної домішки Ge на рухливість електронів у n-Si // Фундаментальні і прикладні проблеми сучасної фізики. Матеріали ІІ Міжнародного Смакулового симпозіуму. – Тернопіль: ТДТУ, Джура, 2000.– 288 с.
И.С. Шлимак, А.Л. Эфрос, И.Я. Янчев. Исследование роли флуктуации состава в твердых растворах // ФТП.– 1977.– Т. 11, в. 2.– С. 257-261.
Пекар С.И. Теория подвижности эффекта Холла и магнетосопротивления в электронных полупроводниках с заряженными дефектами // ФТТ.– 1966.– Т. 8, в. 4.– С. 1115-1122.
Logan R.A., Rovvell J.M., Trumbore F.A. // Phys.Rev.,v.136,A1751 (1964).
Шпинат Л.И., Ясковец И.И. К теории проводимости и эффекта Холла в неоднородных полупроводниках // ФТТ.– 1984.– Т. 26, в. 6.– С. 1725-1730.
Другие работы по теме:
Аналіз електрофлотаторів
Сутність електролізу на електродах. Склад та методика розрахунку установки електрофлотатора. Особливості обробки стічних вод нафтозаводів, целюлозно-паперових комбінатів, шкіряних заводів та м'ясокомбінатів. Аналіз об’єму електродної та флотаційної камер.
Розчини електролітів
Характеристика поняття розчинів - гомогенних (однорідних) систем, що складаються з двох і більше компонентів і продуктів їх взаємодії. Теорія електролітичної дисоціації - розпаду електролітів на іони під час розчинення їх у воді. Теорії кислот і основ.
Теорія електролітичної дисоціації
Більшість хімічних реакцій, які використовуються у якісному аналізі, протікають у водних розчинах. Якщо речовина розчиняється у воді чи іншому розчиннику, то утворюється однорідний гомогенний розчин. Розчини не можна розглядати як прості механічні суміші. Процес розчинення завжди супроводжується виділенням чи поглинанням теплоти.
Трансформатор. Передача електроенергії на великі відстані
Електрорушійна сила потужних генераторів електростанцій. Явище електромагнітної індукції як основа функціонування трансформатора. Первинна обмотка трансформатора, змінна напруга, проходження струму і створення в осерді циркулюючого магнітного потоку.
Біполярні транзистори
Історія створення напівпровідникового тріоду, або транзистора, загальні відомості та його значення для розвитку напівпровідникової електроніки. Розгляд схем включення та принципів дії транзисторів. Вплив температури на роботу біполярного транзистора.
Постійний і змінний струм
РЕФЕРАТ з електротехніки на тему: Постійний і змінний струм ПЛАН Вступ 1. Постійний струм, його джерела 2. Машини постійного струму 3. Змінний струм Список використаної літератури
Магнітні кола при постійних намагнічуючих силах
Явище і закон електромагнетизму. Напруженість магнітного поля - відношення магнітної індукції до проникності середовища. Магнітне коло та його конструктивна схема. Закон повного струму. Крива намагнічування, петля гістерезису. Розрахунок електромагнітів.
Магнітні кола при постійних намагнічуючих силах
Магнітні кола при постійних намагнічуючих силах 1. Явище і закон електромагнетизму З курсу фізики відомо, що існує явище електромагнетизму: навколо провідника зі струмом утворюється магнітне поле
Ефект Ганна
МIНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Радіофізичний факультет Кафедра радіоелектроніки К У Р С О В А Р О Б О Т А
Постійний електричний струм
Провідники й ізолятори. Умови існування струму. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній формі. Опір провідників, потужність струму, закони Ома для ділянки кола, неоднорідної ділянки кола і замкнутого кола. Закони Ома й Джоуля-Ленца в диференціальній формі.
Магнітне поле рухомого заряду
Сутність і основні характерні властивості магнітного поля рухомого заряду. Тлумачення та дія сили Лоуренца в магнітному полі, характер руху заряджених частинок. Сутність і умови появи ефекту Холла. Явище електромагнітної індукції та його характеристики.
Характеристика електродвигуна
Електродвигун постійного струму загального застосування з паралельним збудженням, його характеристика та призначення. Розрахунок характеристик двигуна постійного струму, формули та методика дослідження, характеристика отриманих результатів і коефіцієнтів.
Будова генератора
Генератор як основне джерело електричної енергії в автомобілі, його структура та основні елементи, принцип дії та параметри роботи, оцінка її ефективності. Порядок передавання струму між частинами. Будова, принцип дії генератора змінного струму.
Характеристика електродвигуна
Задача №6. Розрахунок характеристик двигуна постійного струму Електродвигун постійного струму загального застосування з паралельним збудженням серії
Розрахунок кіл несинусоїдного струму
Міністерство освіти та науки України Вінницький національний технічний університет Кафедра ТЕЕВ Розрахунково–графічне завдання №1 «Розрахунок кіл несинусоїдного струму»
Аналіз лінійних кіл
Складання системи рівнянь за законами Кірхгофа. Визначення струмів у всіх вітках схеми методом контурних струмів, вузлових потенціалів. Розрахунок розгалуженого електричного кола гармонійного струму. Моделювання електричного кола постійного струму.
Лавинно - прогонні діоди
Лавинно – прогонні діоди (ЛПГ) являють собою конструкцію напівпроводникових діодів, принцип роботи яких засновано на виникненні від’ємного опору в діапазоні надвисоких частот, який утворюється внаслідок лавинного помноження носіїв заряду та їх проходження через структуру напівпроводника. Утворення від’ємного опору пов’язано з запізненням в часі цих двох процесів, що приводить до фазового зсуву між струмом і напругою.
Транзистори НВЧ
Лекція 30 . Ці транзистори є видозміненими звичайними транзисторами. Розглянемо характеристики та фізику роботи звичайного транзистора. - транзистор перестає працювати.
Електричний струм в напівпровідниках
Тема: Електричний струм в напівпровідниках. Питання: 1. Порівняльна характеристика провідників, діелектриків та напівпровідників. 2. Залежність провідності речовин від температури, наявності домішок та освітленості.
Виявлення сигналів НВЧ
Лекція 21 . Звичайний осцилограф використати неможливо – вони працюють на частотах до 1ГГц. Зараз використовують напівпровідникові детектори. Кристалічні детектори: квадратичний детектор.
Питання до екзамену з фізики
ПИТАННЯ ДО ЕКЗАМЕНУ. Метод еквівалентного генератора. Метод вузлової напруги. Метод накладання при розрахунку лінійних кіл. Режими роботи, джерела живлення.
Особливості п єзоопору германію в області власної провідності
П’єзоопір n-Ge в області домішкової провідності досліджувався в багатьох працях, що детально описано в [1]. Його наявність пояснюється появою при одновісній пружній деформації енергетичної щілини (для напрямів [111] та [110]) між однотипними L-долинами (орієнтованими вздовж [111]) зони провідності (c-зони) і, відповідно, переселенням у ній носіїв заряду з різними рухливостями (при n=const).
Температурно-електрична нестійкість у напівпровідникових монокристалах CdSb
Температурно-електрична нестійкість (ТЕН) у напівпровідникових монокристалах CdSb Нелінійність вольт-амперної характеристики (ВАХ) є характерною рисою не тільки багатьох напівпровідникових приладів, у яких є р-п-переходи, а й багатьох напівпровідників [1]. В останньому випадку, якщо виключити особливості, пов’язані з контактними явищами, вона частіше всього обумовлена ефектами сильних полів.
Загартування повітрям
Відомі різні способи гартування організму. Одне з важливих місць займає такий спосіб загартування – як гартування повітрям (аеротерапія). Існування людини, життєдіяльність її органів і систем багато в чому залежать від хімічного складу і фізичних властивостей атмосферного повітря. Без повітря людина не проживе і 10 хв.