Другой механизм - рассеяние
Cтраница 1
Другой механизм рассеяния, имеющий значение для полупроводников, зона проводимости которых содержит более одного минимума энергии, - это так называемое междолинное рассеяние ( intervalley scattering), связанное с перебросами электрона из минимума в минимум. Однако в связи с тем, что разность kt - k2, вообще говоря, не мала, то такие переходы сопровождаются значительным изменением квазиимпульса. Изменение квазиимпульса при) рассеянии приблизительно равно й ( - k), и для его осуществления необходимо испускание или поглощение фонона с большой энергией. [1]
Если другие механизмы рассеяния фононов в области Т ( 20 R отсутствуют, то согласно теории [730] изотопный эффект будет проявляться еще сильнее. [2]
Аналогично определяется Q для других механизмов рассеяния. [3]
При 4 2 К могут существовать и другие механизмы рассеяния, усложняющие описанную выше простую картину. При Т 30 К сообщалось о наблюдении отрицательного магнито-сопротивления [478, 889 - 892], первоначально связывавшегося с подавлением некоторого механизма рассеяния за счет магнитного поля. [5]
Совершенно аналогично могут быть рассмотрены другие кинетические коэффициенты и другие механизмы рассеяния. [6]
 |
Примерный график зависимости электропроводности полупроводника от температуры. [7] |
При низких температурах эффективность теплового рассеяния, согласно ( 13), убывает и в атомных решетках получает преобладающее значение другой механизм рассеяния - рассеяние на ионизированных примесях. По существу этот механизм рассеяния идентичен известному механизму рассеяния а-частиц, который был впервые изучен Резерфордом в его классических работах но строению атома. [8]
Для большинства кристаллов, у которых при достаточно низких температурах был обнаружен такой закон для теплопроводности, отсутствует область температур, где работают другие механизмы рассеяния. Тепловое сопротивление, обусловленное U-процесса-ми, нельзя просто вывести из экспериментальных данных; для его определения требуется детальный анализ. [9]
При низких температурах ( порядка единиц - десятков градусов Кельвина), когда тепловые колебания не оказывают существенного сопротивления движению электронов, в полупроводниках наблюдается другой механизм рассеяния носителей, а именно на ионизованных примесях. В отличие от нейтральных примесных центров примесные ионы создают вокруг себя достаточно сильное электрическое поле, искривляющее траектории движения электронов. Задача о таком виде рассеяния аналогична задаче о рассеянии а-частиц на атомах решетки, решенной Резерфордом. Так как при понижении температуры скорость движения электронов уменьшается, время, проводимое им в окрестностях примесного иона, возрастает и соответственно усиливается рассеяние и уменьшается подвижность. [10]
Искажения кристаллической решетки, вызванные дислокациями1) г также приводят к рассеянию электронов и дырок. Другой механизм рассеяния, обусловленный дислокациями, указан Ридом [39] Т разработавшим также и теорию этого вопроса. Речь идет о дислокациях, действующих в качестве акцепторных центров ( см. гл. Дислокация в кристалле n - типа ведет себя подобно линейному отрицательному заряду и создает вокруг себя положительный пространственный заряд ( см. гл. Падающие на дислокацию электроны испытывают с ее стороны отталкивание, приводящее к их рассеянию. Для подсчета этого рассеяния каждую отдельную дислокацию можно рассматривать как заряженный цилиндр радиуса Л, причем Рид показал, что при концентрации электронов в германии порядка 1015 см 3 JR по порядку величины равен 3 - Ю 8 см. Рассеяние такими заряженными цилиндрами должно быть в высшей степени анизотропным, достигая максимума, когда электрон движется под прямым углом к образующей дислокационного цилиндра, и исчезая при движении по параллели к образующей. [11]
В результате эффект Пельтье ( и Зеебека) усиливается. В материалах с другими механизмами рассеяния эти эффекты могут ослабевать. [12]
В результате эффект Пельтье ( и Зеебека) усиливается. В материалах с другими механизмами рассеяния эти эффекты могут ослабевать. [13]
Из сравнения формул ( 2), ( 4) и ( 5) с ( 1) следует, что экспоненциальный рост проводимости с ростом температуры определяется возрастанием концентрации носителей. Оказывается, что при учете других механизмов рассеяния носителей это утверждение остается в силе. Не останавливаясь на более детальном выяснении температурной зависимости концентрации носителей и подвижности в более сложных случаях, можно сказать, что в классических полупроводниках зависимость электропроводности от температуры определяется изменением концентрации свободных носителей заряда с изменением температуры. На некоторых исключениях, которые представлены, например, окислами переходных металлов, мы здесь останавливаться не будем. [14]
Если мы хотим вычислить теплопроводность и ее температурную зависимость при наличии известных дефектов или выяснить по измеренной теплопроводности, как дефекты рассеивают фононы, то, как обычно, мы должны провести длинные расчеты. Кроме исследуемого рассеяния на дефектах, нужно учитывать ряд других механизмов рассеяния; эти механизмы взаимосвязаны, так что необходимо угадать релаксационные времена, подставляемые в различные выражения, обсуждавшиеся в гл. Влияние N-процес-сов еще более усложняет задачу. [15]
Страницы: 1 2