“Аморфты материалдар” лекциялары курсы
Электрондардың энергетикалық спектрі және қоспаның ықпалы
жүктеу/скачать 5,58 Mb.
|
ÐмоÑÑ Ð¼Ð°ÑÐµÑ 15 даÑиÑ
| 12.2. Электрондардың энергетикалық спектрі және қоспаның ықпалы.
Нағыз кристаллдық торда электрондардың энергетикалық спектрі зоналық құрылымға ие және онда тыйым салынған зонамен ажыратылған рұқсат етілген зоналар бар. 12.1- Электрондардың энергетикалық спектрінің моделі. Шынытәріздес жартылайөткізгіштердің оптикалық және электрлік қасиеті ұқсас, бұдан шығатыны, электроның ретсіз құрылымдағы көрінісінің кристаллдағы көрінісінен айырмашылығының жоқтығын көптеген эксперимент зерттеулерінің нәтижелері көрсеткен. Осындай факторға негізделе отырып, Иоффе мен Регель электрондардың энергетикалық спектрінің зоналық құрылымын, атомдық жүйеде, алыс емес жақын ретпен анықталатындығын болжаған. Бұл дегеніміз, кристаллдық күйден кристаллдық емес күйге өткенде элекрондық энергетикалық спектрінің зоналық құрылымы айтарлықтай өзгермеуі керек. Аморфты қатты денелердегі алыс реттіліктің болмауы зоналар шетінің комескілігіне және күй тығыздығына құйрықтың пайда болуына әкеп соғады(12.1 сурет). Андерсонның электрондардың локализациясы принципі бойынша, зоналар құйрығындағы күй локалданған , яғни, қақпан болып табылады. Бұл локалданған күй үздіксіз зонаның астынан Ev және Ee шеті энергиялары бойымен таралады. Бұл қозғалғыштық табалдырығы деп аталады және мұнда күйлер делокалданған болады. Делокалданған заряд тасымалдаушының қозғалғыштығынан, локалданған заряд тасымалдаушының қозғалғыштығы көп есе аз болады және критикалық энергияларда заряд тасушының қоғалғыштығы шексіз аз мәннен шекті мәнге дейін өзгереді. Сол себептен кристаллдық емес жартылайөткізгіш қозғалғыштығының саңлауымен сипатталуы мүмкін және (Ec-Ev) анықталады. Кристаллдық емес жартылай өткізгіштегі құйрықтарының локалданған электрондық күйін өткізгіш зоналарда бар екені көптеген зерттеушілер айтқан болатын. Мотт, Коуэн, Фрицше және Овшински теорияны қорыта отырып, кейбір КЕДО-да электронның күйінің тығыздығы 12.1(в) суреттей болады деп болжан. Осы модель бойынша (осы модельді тапқан адам атымен аталған-КФО), КЕДО-ң зонадағы күй тығыздығының құйрығы қозғалғыштық саңылауы арқылы толығымен өтеді және оны центрінде жауып қалады да, бұл Ферми деңгейінің нығаюына әкеп соғады. Көп жылдар бойы бұл модель негізгі болып саналып келеді, бірақ оның авторлары бұл модельдің көпкомпонентті халькогенидті шыны үшін орындалғаны дұрыс деп санады. Соңғы кезде, өріс эффектісін оқып үйрену нәтижесінде секірмелі өткізгіштік және фотоөткізгіштің экспериментальды дәләлдеушілерінің саны көбейіп келеді, НДС-тегі тасымалдаушы тасымалдануы локаьдық емес күймен анықталады, ол Ферми деңгейінен немесе соған жақын жерден табылады. Мысалы, As2Te3 ;және шыны құрамды Si Te As Ge-де ұсақ центрлік қармау. 0.13 эВ немесе 0.22 эВ төмен Ферми деңгейінде жатады. Маршалл мен Оуэн (12.1д)-суретте көрсетілген, шыныларды өріс эффектісін түсіндіретін модель ұсынды. Бұл модельдегі Ферми деңгейінің күй тығыздығы нөлге тең, бірақ оның айналасында дискретті деңгейлер болады, ол-Ферми деңгейінің орналасуын анықтайды. Кейбір зерттеулер зонадағы локальденген күйдің өтуін түсіндірмейді, бірақ экспериментальді нәтижелер негізінде, олардың айтарлықтайлылығымен анықталған тығыздығын есте ұстау керек. Кристаллдық емес жартылай өткізгішті фииканың негізгі мәселесі – қасиеттер мен құрылымдары арасындағы корреляцияны және осы қасиеттерді анықтау мүмкіндігі болып шыны синтезі процесіне ендірілген олардың электрлік қасиетіне қоспаның әсері аз деп санауға болатындығында. Мысалы, активті кристаллда As2Se3∙2As2Te3 және осы құрамды активті емес шыныға және сынуы жоқ шынының өткізгіштігінің температурадан тәуелділігінен қоспалық өкізгізгіштігі сипатталады. Бұл фактінің теориялық негізі Губановтың жұмыстарында берілген. Губановтың болжауымен, кристалдық емес жартылай өткізгіштердегі қоспалы өткізгіштің болиауынан, тыйым салынған зонада жоғары концентрациялы локальденген деңгейлер айтарлықтай болады, олар электрондар мен кемтіктерді тартып алып, қоспаның доноры мен акцепторын нейтральдейді. Кейін қоспалы атомдар шынытектес мышьяк селенидінде Sn,Au,Pt және Fe Моттың айтқаны Мессбауер спектроскопия әдісімен экперименталды түрде дәлелденген болатын. Ag және Cu сияқты легирленген қоспалы металдардың синтез процесі КЕДО өткізгіштігінің артуына алып келеді, ал шыны өткізгіштігінің өзгеруі енгізілген қоспаның концентрациясына байланысты болады ~0.1 атм %. Мұндай концентрацияға не қоспасы легирлеу кезінде шыныда қатты ерітінділі немесе ионды өткізгіштігі бар жаңа фаза пайда болуы мүмкін. Мысалы, As2Se3 легирленген күмісте. Электродиффузия, фотодиффузия немесе тозаңдату арқылы төменгі температурада қоспаға ендірілген КЕДО-ң қабыршақты үлгілері сол қоспаға өте сезімтал екендігі байқалды. 0.01-0.02 ат % Ag-ң шынытектес As2Se3-ке электродиффузия әдісімен ендірілуі оның өткізгіштігінің бірнеше ретке өсуін көрсетеді. Қоспаның КЕДО қабыршақтарына әсер ету механизмі осы күнге дейін белгісіз, бірақ әртүлі жолмен ендірілген қоспалар шыны дефектілерін компенсациялайды, сол арқылы НП қабыршақтар өткізгіштігін өзгерте алады. Сонымен кристалды емес жартылай өткізгішке қоспаның әсер етуі қоспаның ендірілуіне байланысты болады. жүктеу/скачать 5,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|