Проводимость - кремний
Cтраница 2
Абсолютный минимум зоны проводимости серого олова расположен в центре зоны Бриллюэна по сравнению с положением минимума зоны проводимости кремния и германия, расположенных вблизи края зоны Бриллюэна. [16]
Фанг и Говард обнаружили, что квантование канала на поверхности ( 100) должно снимать вырождение эллипсоидальных минимумов ( 100) в зоне проводимости кремния. Четыре эллипсоида имеют легкую массу mt в направлении квантования, так что основные состояния канала подняты у них выше таких же состояний для эллипсоидов [001] и [010], которые имеют массу mi xbmt в направлении квантования. Конечно, вырождение симметрии эллипсоидов [001] и [010] также снимается, но расщепление не наблюдалось экспериментально. [17]
Примеси многих элементов V группы ( фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута) находятся в узлах кристаллической решетки и образуют до-норные состояния вблизи дна зоны проводимости кремния [ 24 гл. Однако поведение азота в кремнии долгое время оставалось неопределенным, хотя и было известно, что азот с атомами кремния образует устойчивое химическое соединение Sis N4 - Предел растворимости азота в кремнии составляет Ш16 см 3 [ 13 гл. [18]
При этом порог дырочной инжекции определяется минимальной энергией, необходимой для генерации дырки в кремнии на уровне энергии валентной зоны Si3N4, т.е. 3 05 эВ, вследствие того, что все электронные уровни вплоть до зоны проводимости вырожденного кремния р-тмпя заполнены или запрещены. Как видно из рис. 2.5.34, пороговое значение для фотоэмиссии из алюминиевого электрода равно 2 1 эВ, что хорошо согласуется с результатами, полученными для кремниевого электрода. [19]
 |
Кремниевый стержень с двумя р-п переходами и проводящей пластиной. [20] |
Кремний, содержащий примеси, может обладать достаточно высокой проводимостью, приближающейся к проводимости некоторых металлов. И все же механизм проводимости кремния, германия и подобных им материалов резко отличается от механизма проводимости металлов. В металлах электроны перемещаются совершенно свободно, так, как если бы в объеме, занятом проводником, не было ничего, кроме электронов. По этой причине часто говорят, что электроны в металле составляют электронный газ. В кремнии, германии и подобных им материалах электроны могут перемещаться, только перескакивая с одной орбиты на другую. Если таких свободных орбит много, электроны перемещаются легко, однако если по какой-либо причине все свободные орбиты оказываются занятыми, как, например, в области р-п перехода на рис. 6 - 4, материал начинает вести себя подобно изолятору. Именно поэтому такие материалы, как германий и кремний, получили название полупроводников. [21]
Это и есть предложенный Кюммелем спин-орбитальный механизм. Поскольку вблизи дна зоны проводимости кремния спин-орбитальное взаимодействие малосущественно, нельзя быть уверенным, что в реальных инверсионных слоях этот механизм действительно вносит заметный вклад в долинное расщепление. Оценки X ( k0) требуют детального знания зонной структуры и пока еще отсутствуют. Сам Кюммель утверждает, что X ( k0) l имеет ненулевую величину, на порядок меньшую, чем постоянная решетки. [22]
Если полупроводник имеет сложную зонную структуру, то выражение для коэффициента Холла усложняется. С учетом реальной структуры зоны проводимости кремния, имеющей шесть эквивалентных минимумов энергии с поверхностями постоянной энергии в виде эллипсоидов вращения, характеризуемых 1родольной и поперечной эффективными массами, в выражение дчя коэффициента Холла вводят сомножитель, зависящий от зонной структуры. [23]
Вычисления в § 4 - 6 будут относиться к случаям, когда точки К лежат на осях симметрии третьего или четвертого порядка. Именно эти случаи фактически осуществляются в зонах проводимости кремния и германия; кроме того, они проще для рассмотрения, чем точки минимумов с более низкой симметрией. [24]
 |
Поверхности постоян ной энергии в кремнии. [25] |
Точка минимума находится недалеко от границы зоны Бриллюэна. На рис. 39 указаны изоэнергетические поверхности зоны проводимости кремния вокруг абсолютного минимума. Для валентной зоны максимум энергии находится в центре зоны Бриллюэна к0 0 для всех трех полос. При этом в точке ко все три зоны смыкаются, так что энергия в центре зоны Бриллюэна оказывается вырожденной. Учет спин-орбитального взаимодействия ( тонкой структуры уровней) приводит к тому, что вырождение частично снимается - одна из зон опускается на величину Es9 0 035 эв. [26]
 |
Поверхности постоянной энергии в кремнии. [27] |
Точка минимума находится недалеко от границы зоны Бриллюэна. На рис. 39 указаны изоэнергетические поверхности зоны проводимости кремния вокруг абсолютного минимума. [28]
 |
Структура энергетических зон кремния.| Положение изоэнергетиче-ских поверхностей в зоне проводимости кремния. [29] |
Ес называется также долиной. Тогда в соответствии с симметрией зоны Бриллюэна в зоне проводимости кремния имеется шесть эквивалентных минимумов энергии или долин. [30]
Страницы: 1 2 3