Cтраница 3
Электрическая энергия, подаваемая в микросхему, частично накапливается в емкостных и индуктивных элементах, а частично рассеивается в виде тепла. Если бы потери тепла отсутствовали, температура тонкопленочных компонентов могла бы возрастать безгранично, все время, пока к ним подводилась мощность. Однако в действительности происходит так, что компонент достигает квазистационарной температуры, которая устанавливается вследствие баланса между притоком мощности и энергетическими потерями за счет различных механизмов рассеяния. Для обеспечения стабильной работы микросхемы и длительной работы компонента она должна быть сконструирована таким образом, чтобы средняя максимальная температура не превышалась. Эта задача, легкая в постановке, трудна в разрешении. Сложность проблемы создается рядом факторов. Во-первых, рассеяние мощности за счет теплопроводности трудно рассчитать из-за наличия в подложке боковых и вертикальных потоков тепла. [31]
Относительная сложность уравнений ( 1) и ( 2) затрудняет интерпретацию экспериментов как в нормальном, так и в сверхпроводящем состояниях материала. К счастью, в определенном температурном интервале вклад в теплопроводность дает только один тип носителей и играет роль только один механизм рассеяния. В этом случае эксперименты по измерению теплопроводности могут дать важную информацию о материале. Проблема тогда заключается в оценке главного члена в Wleg как функции температуры и констант материала. К сожалению, теория, оценивающая различные механизмы рассеяния, основана на модели свободных электронов [9], а ее применимость к интерметаллическим соединениям типа NbsSn вызывает сомнение. Тем не менее существующая теория дала удовлетворительные результаты для большого числа чистых металлов и сплавов и есть некоторые основания предполагать, что Nb3Sn - не исключение. [32]
При 4 2 К для электронов обычно реализуется квантовый предел, когда в достаточно совершенном недеформированном образце они заполняют только низшие подзоны Е0, которые на поверхности ( 100) характеризуются спиновым и двукратным долинным вырождением. Кроме того, как хорошо известно, при 4 2 К для разделения различных механизмов рассеяния можно уверенно применять правило Матиссена. Однако, как указывалось в § 1, оценка величины NOK при малых ее значениях и малой толщине окисла представляется затруднительной. Кроме того, местоположение заряда в окисле обычно неизвестно. Как правило, экспериментальные данные сравнивают с теорией, учитывающей различные механизмы рассеяния, суммированные должным образом. Даже если абсолютное значение величины Л неизвестно, ее изменение может быть определено достаточно точно, хотя истинное положение этого заряда также остается неизвестным. Хотя положение и плотность этих зарядов могут быть определены, опытов по эффектам захвата носителей в окисле еще не проводилось. Возможно также использование структур с двойным диэлектриком типа МНОП ( металл - нитрид - окисел - полупроводник), но и в них распределение заряда точно ие известно. Помимо введения фиксированного заряда в окисел натрий создает также акцепторные поверхностные состояния [567], которые являются нейтральными по начала образования инверсионного слоя. Такой подход систематически использовался для изучения зависимости подвижности от Л, No6em и NOK. [33]
Электрические свойства соединений III-V в ряде различных деталей отражают их отличия от полупроводников IV группы. В большинстве соединений III - V подвижность электронов значительно выше подвижности дырок, причем в InSb и InAs величина подвижности электронов может быть исключительно высокой. Ввиду этого гальвано-магнитные эффекты оказываются особенно интересными. Далее, поскольку связь в кристаллах соединений III-V имеет ионную компоненту, на перенос носителей заряда будет в некоторой степени влиять рассеяние полярными оптическими колебаниями. Так как существуют некоторые разногласия об относительной роли процессов рассеяния, ограничивающих подвижность носителей в соединениях III-V, мы начнем эту главу с обсуждения различных механизмов рассеяния. Затем мы рассмотрим поочередно для каждого соединения те сведения, которые можно получить из измерений коэффициента Холла и удельного сопротивления в зависимости от концентрации примесей и температуры. В последнем параграфе обсуждается маг-ниторезистивный эффект и зависимость коэффициента Холла от магнитного поля. [34]
Предполагалось, что полное сопротивление состоит из трех членов: р рфон рг ра, где рг - остаточное сопротивление, считающееся температурно-независи-мым, ар - аномальный член, логарифмически зависящий от температуры. Прилагая слабое магнитное поле, авторы подавляли аномальное сопротивление и определяли зависящее от температуры сопротивление рфОН, которое приписывалось рассеянию на фононах. Хотя результирующая температурная зависимость рфон, по-видимому, согласуется с вычислениями [1633], его абсолютная величина оказывается значительно больше. Часть сопротивления, не зависящая от концентрации этих ионов, объяснялась рассеянием на акустических фононах и температурно-независящим рассеянием на шероховатостях поверхности. Температурная зависимость подвижности изучалась также в работах [254, 255], на что указывалось в § 2 и в разд. Стерн [1704] учел температурную зависимость эффекта экранирования и вычислил подвижность, ограниченную рассеянием на заряженных центрах и на шероховатостях поверхности. Он показал, что одни эти механизмы могут приблизительно объяснить большую часть наблюдаемой температурной зависимости. Кроме того, при повышенных температурах неприменимо правило Матиссена, что делает сомнительным разделение вкладов от различных механизмов рассеяния при столь высоких температурах. [35]