Междолинное рассеяние

Cтраница 2

Тогда при рассеянии электрон может перейти из одной долины в другую. Такой процесс рассеяния называется междолинным рассеянием. Причем энергия испускаемого или поглощаемого фонона будет зависеть от положения долин в зоне Бриллюэна, и, следовательно, имеется несколько энергий фононов, характеризующих междолинное рассеяние. Например, в кремнии, где долины расположены вдоль направлений [100] на расстоянии Ve от границы зоны, в междолинном рассеянии могут участвовать две различные группы фононов. [16]

Тогда при рассеянии электрон может перейти из одной долины в другую. Такой процесс рассеяния называется междолинным рассеянием. Этот процесс является неупругим и имеет место при энергиях фононов йо) 9 порядка k ( T. Причем энергия испускаемого или поглощаемого фонона будет зависеть от положения долин в зоне Бриллюэна и, следовательно, имеется несколько энергий фононов, характеризующих междолинное рассеяние. Например, в кремнии, где долины расположены вдоль направлений [100] на расстоянии 1 / 6 от границы зоны, в междолинном рассеянии могут участвовать две различные группы фононов. [17]

Роль междолинного рассеяния в релаксации электронов в полупроводниках с прямой и непрямой запрещенной зоной различна. В прямозонных полупроводниках типа GaAs и InP междолинное рассеяние существенно только для электронов, которые имеют энергию, достаточную для того, чтобы рассеяться в более высокие долины зоны проводимости. Поскольку эти долины расположены на несколько десятых эВ выше минимума зоны проводимости, находящегося в центре зоны, междолинное рассеяние в таких полупроводниках имеет значение только для транспортных свойств горячих электронов. Более подробно это будет обсуждаться в § 5.4. Совсем другая ситуация имеет место в непрямозонных полупроводниках типа Si и Ge. В этих материалах электроны находятся в вырожденных минимумах зоны проводимости, расположенных не в центре зоны. [19]

Измерения Мак-Комба, Вагнера и Принца [446] подтвердили, что в таком переходе участвует LO -, а не ГО-фонон. Баканас, Левин-сон и Басе [42] рассмотрели возможность подобного процесса с участием междолинного рассеяния. [20]

Зонная диаграмма полупроводника, у которого может наблюдаться сверхпроводимость.| Зависимость критической температуры сверхпроводимости от концентрации носителей заряда для GeTe и SnTe. [21]

Механизм сверхпроводимости заключается во взаимодействии электрона с колебаниями решетки, вызывающем ее поляризацию. Это приводит к взаимному притяжению двух электронов и образованию электронной пары. Энергия такой пары определяется величиной энергетической щели, являющейся функцией процессов внут-ридолиыгаго и междолинного рассеяния. Наличие большого числа долин облегчает обмен фоноиами между электронами и тем самым способствует образованию куперовских пар. Увеличение числа междолинных переходов увеличивает температуру перехода в сверхпроводящее состояние. [22]

Наивысшие значения холловской подвижности в SiC ( до 980 см2 - В 1-с 1 [515]) были получены для электронов в кубическом политипе. Патрик [553] высказала предположение, что большая величина подвижности в этом политипе является следствием меньшей вероятности междолинного рассеяния. Ни в одной из упомянутых работ по измерению холловской подвижности не учитывается фактор анизотропии эффективной массы, входящий в выражение для коэффициента Холла. К счастью, для экстремумов, находящихся на оси, этот фактор равен единице. [23]

Обобщение описанного выше формализма на случай заполнения электронами подзон различных типов достаточно очевидно. В этом случае полный ток будет суммой вкладов от подзон различных долин, поскольку при низких температурах междолинное рассеяние должно быть слабым. Поляризационная часть диагональна по индексу долины, но может зависеть от него. То же самое относится и к форм-фактору. [24]

Чтобы понять возникновение ОДС в GaAs, обратимся к структуре его зоны проводимости, изображенной на рис. 2.14. Хотя самый низкий минимум зоны проводимости в GaAs находится в центре зоны Бриллюэна, существуют также минимумы в L точках, лежащие на 0 3 эВ выше по энергии. Эффективная масса электронов в этих L долинах не изотропна. На основании (5.12) подвижность электронов в Г долине ( цг ] должна быть выше, чем в L долинах ( / IL) - В слабом электрическом поле все электроны находятся в Г долине и имеют высокую подвижность вследствие малой т г. При возрастании поля электроны приобретают энергию до тех пор, пока для некоторых из них она не становится достаточной для перехода в L долины путем междолинного рассеяния. Это междолинное рассеяние начинает соперничать с процессом внутризонной релаксации путем рассеяния на оптических фононах. В GaAs время испускания электроном LO фонона при фрелиховском взаимодействии ( см. рис. 5.3) составляет около 200 фс. Однако время возвращения электрона в Г долину имеет величину порядка пикосе-кунд, поскольку плотность состояний в Г долине много меньше, чем в L долинах. [27]

Кристаллическая структура Си2О. [28]

Часто в междолинном рассеянии принимает участие не единственный краевой фо-нон. Правила отбора могут быть получены с помощью теории групп. Например, при рассеянии электрона в GaAs из долины Г с в долину L c разрешено участие LA и LO фононов точки L зоны Бриллюэна, поскольку они оба имеют симметрию L. Междолинное рассеяние оказывает большое влияние на подвижность электронов в непрямозонных полупроводниках, подобных Si, на релаксацию горячих электронов в прямозонных полупроводниках, подобных GaAs, и на оптическое поглощение около непрямых запрещенных зон. Однако в большинстве этих явлений в рассеянии электронов участвует несколько различных фононных мод, что затрудняет определение значений междолинных деформационных потенциалов для индивидуальных краевых фононов, разрешенных по симметрии. [29]

Страницы: 1 2 3