| Индекс УДК | 621.315.592 |
|
Роль электростатических флуктуаций при переходе от зонной электропроводности к прыжковой в легированных полупроводниках (на примере p-Ge : Ga) Электронный ресурс |
|
| Аннотация | Развита электростатическая модель ионизационного равновесия между водородоподобными акцепторами и дырками v-зоны в кристаллических ковалентных полупроводниках p-типа. Область применимости модели - вся изоляторная сторона фазового перехода изолятор-металл (перехода Мотта). Плотность пространственного распределения атомов примесей (акцепторов и доноров), а также дырок по кристаллу считалась пуассоновской, а флуктуации их электростатической потенциальной энергии - гауссовыми. Модель учитывает эффект уменьшения энергии сродства ионизованного акцептора к дырке v-зоны, обусловленный экранированием иона (по Дебаю-Хюккелю) как свободными дырками v-зоны, так и локализованными, прыгающими между состояниями (0) и (-1) акцепторов в акцепторной зоне. Все доноры находятся в зарядовом состоянии (+1) и в экранировании напрямую не участвуют, но обеспечивают общую электрическую нейтральность образца. В квазиклассическом приближении получены аналитические выражения для среднеквадратичной флуктуации энергии дырки v-зоны W[p] и эффективной ширины акцепторной зоны W[a]. При расчете W[a] учитывалисьто лько флуктуации, обусловленные кулоновским взаимодействием двух ближайших по расстоянию точечных зарядов (ионов примесей и дырок). Показано, что W[p] меньше, чем W[a], так как электростатические флуктуации на масштабах, меньших средней дебройлевской длины волны свободной дырки, не проявляются. Порог делокализации для дырок v-зоны определяется суммой порога диффузионного протекания и обменной энергии дырок. Проведено вычисление концентрации свободных дырок v-зоны при температуре T[j] перехода от зонной электропроводности на постоянном токе к прыжковой по акцепторным состояниям, получаемой из теоремы вириала. Определена зависимость дифференциальной энергии термической ионизации акцепторов (при температуре 3T[j]/2) от их концентрации N и степени компенсации K (отношение концентраций доноров и акцепторов). Без использования каких-либо подгоночных параметров получено хорошее количественное согласие выполненных расчетов с данными по серии образцов нейтронно-трансмутационно легированного германия p-типа вплоть до перехода Мотта. |
| Ключевые слова | легированные полупроводники |
| Название источника | Физика и техника полупроводников |
| Место и дата издания | 2016 |
| Прочая информация | Т. 50, вып. 6. - С. 738-750 |
| Имя макрообъекта | Поклонский_роль |
