Cтраница 2
Наши выводы о рассеянии при комнатной температуре в соединениях III-V сводятся к следующим. В чистом InSb подвижность дырок ограничивается полярным рассеянием; подвижность электронов определяется комбинацией полярного и электрон-дырочного рассеяний и частично электрон-электронным экранированием. В наиболее чистых образцах InAs, InP и GaAs для дырок и для электронов проявляются эффекты, обусловленные полярным рассеянием; в обычных же образцах преобладает рассеяние на примесях. [16]
Поскольку мы полагаем, что акустическое рассеяние в данном случае ничтожно, то этот вывод не удивителен. Далее, поскольку время релаксации, связанное с полярным рассеянием, не зависит от энергии при температурах, меньших температуры оптических колебаний, то следовало ожидать, что результаты для чистого образца можно предсказать с помощью простой теории. [17]
Эффективная масса дырок определялась также из термоэлектрических измерений [54], и значение 0 18 tno, полученное при комнатной температуре, находится в видимом согласии с результатами циклотронного резонанса. Однако формулы, использованные при вычислениях величины эффективной массы из значений термоэлектродвижущей силы, были получены в предположении, что при комнатной температуре преобладает акустическое рассеяние, для которого время релаксации обратно пропорционально квадратному корню из энергии. В действительности же при этих температурах преобладает, по-видимому, полярное рассеяние, и время релаксации не зависит от энергии ( см. гл. [18]
Рассеяние же электронов на электронах значительно сложнее. В присутствии большого числа носителей взаимодействие между носителями и решеткой при полярном рассеянии уменьшается. Аналогичное явление экранирования можно наблюдать в случае рассеяния на ионизованных примесях, и, как следует из уравнения (6.3), с увеличением п возрастает также и цх. Оно может привести к увеличению полного импульса, передаваемого от электронов решетке или примесным центрам. При рассеянии на акустических колебаниях в результате перераспределения импульсов подвижность может упасть на 12 %, в то время как рассеяние на нейтральных примесях не изменяется. [19]
Наши выводы о рассеянии при комнатной температуре в соединениях III-V сводятся к следующим. В чистом InSb подвижность дырок ограничивается полярным рассеянием; подвижность электронов определяется комбинацией полярного и электрон-дырочного рассеяний и частично электрон-электронным экранированием. В наиболее чистых образцах InAs, InP и GaAs для дырок и для электронов проявляются эффекты, обусловленные полярным рассеянием; в обычных же образцах преобладает рассеяние на примесях. [20]
Сведений о GaAs, относящихся к сверхнизким температурам, мало. Одна из низкотемпературных кривых приведена на фиг. Емельяненко и Наследов [38] исследовали менее чистые образцы и обнаружили, что и коэффициент Холла и проводимость мало изменяются в области температур от комнатной до 1 5 К - Эренрайх [31] показал, что зависимость подвижности электронов от температуры в чистых образцах согласуется с допущением, что полярное рассеяние и рассеяние ионизованными примесями преобладают в интервале температур 60 - 500 К - Результаты его расчетов представлены в виде пунктирной кривой на фиг. [21]
II, 3) уже было дано определение подвижности заряженной частицы, если рассматривать ее как скорость еа единицу приложенного поля, и указано, что электропроводность кристалла пропорциональна концентрации активных точечных дефектов и подвижности х основных носителей заряда. В то время как границы изменения концентрации дефектов довольно широки, значения электронных подвижностей располагаются в интервале от 10 и до 100000 см2 / в-сек и важно их знать для того, чтобы предвидеть поведение данного соединения. Подвижность носителей может быть понижена их взаимодействием с компонентами кристалла вследствие рассеяния ( scattering) частиц ( [8], стр. Различают виды рассеяния: полярное рассеяние, связанное в ионных кристаллах с тепловыми колебаниями заряженных ионов и периодическими колебаниями, вызванными силами притяжения или отталкивания, которым подвержена частица; неполярное рассеяние, вызванное в ковалентных кристаллах тепловыми колебаниями атомов и периодическими колебаниями, зависящими от отношения потенциалов данной точки к потенциалу идеального кристалла. Кроме того, активные центры ( вакансии, междоузлия, примеси) вызывают третий важный вид дисперсии; рассеяние за счет дефектов. [22]
На поведение диодов при высоких напряжениях влияет обмен энергией между носителями и решеткой. Поскольку взаимодействие носителей с решеткой в большинстве полупроводников в основном происходит через оптические колебания решетки, не следует ожидать, что эффекты, обусловленные сильными полями, окажутся аналогичными эффектам в германии и кремнии. Можно показать [8, 11], что при акустическом рассеянии скорость передачи энергии от поля к носителям уменьшается с ростом кванта, а скорость отдачи ее решетке при этом возрастает ( фиг. Поэтому легко ускорить носители вплоть до пороговой энергии, соответствующей стабильному состоянию, при котором энергия, получаемая от поля, уравновешивается энергией, отдаваемой решетке, и большинство носителей приобретает энергию, близкую к этому значению. Если же преобладает полярное рассеяние, то скорость отдачи энергии решетке уменьшается с энергией носителей и большую анергию будут иметь носители, ускоренные полем ( фиг. [23]
Наши выводы о рассеянии при комнатной температуре в соединениях III-V сводятся к следующим. В чистом InSb подвижность дырок ограничивается полярным рассеянием; подвижность электронов определяется комбинацией полярного и электрон-дырочного рассеяний и частично электрон-электронным экранированием. В наиболее чистых образцах InAs, InP и GaAs для дырок и для электронов проявляются эффекты, обусловленные полярным рассеянием; в обычных же образцах преобладает рассеяние на примесях. Поведение электронов в GaSb не ясно, однако, по-видимому, существует полярное рассеяние и рассеяние на примесях. [24]
Поэтому легко ускорить носители вплоть до порогового значения, соответствующего стабильному состоянию, при котором энергия, получаемая от поля, уравновешивается энергией, отдаваемой решетке, и большинство носителей приобретает величину, близкую к этому значению. Если же преобладает полярное рассеяние, то скорость отдачи энергии решетке уменьшается с энергией носителей и большую энергию будут иметь носители, ускоренные полем. Для обоих видов рассеяния величина энергии, получаемой носителями, пропорциональна квадрату напряженности поля, причем в ковалентном полупроводнике повышение напряженности поля приводит к увеличению энергии всех носителей. Интерметаллические соединения нельзя, строго говоря, рассматривать как образцы полярных материалов, но полярная компонента в их связи, конечно, влияет на их поведение при больших полях. Это подтверждается, например, данными по антимониду индия: в поле 800 в / см скорость дрейфа носителей еще пропорциональна электрическому полю. Это показывает, что основное взаимодействие носителей с решеткой происходит благодаря полярному рассеянию. При этой напряженности поля электроны имеют скорость дрейфа 3 - 107 см / сек, в то время как в германии и кремнии скорость дрейфа электронов достигает насыщения при значении, меньшем 107 см / сек. [25]