Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
(хотя были предложены и другие объяснения 12], стр. 159).
Форма этого хвоста приблизительно подчиняется правилу, которое называют
правилом Урбаха [18]. Правило гласит, что коэффициент поглощения а
выражается формулой a=Aexp[a(/tv-?0)/кЛ, где А, а н Е0 - константы.
15.5. Другие элементарные аморфные полупроводники
Проводились эксперименты и с различными другими аморфными элементарными
полупроводниками, в том числе с Se, Те и В. Из них только Те удалось
очистить примерно до состояния, достигнутого для Si и Ge. Так как
кристаллический Те сильно анизотропен п в кристаллическом состоянии имеет
ярко выраженную с-ось, то он с трудом образует аморфные слои. Но даже в
этом случае удалось выполнить довольно подробное сравнение его аморфной и
кристаллической форм ([2], стр. 159). Сложность приготовления аморфного
Se заключается не только в его очистке, но и в том, что этот элемент
существует в двух кристаллических разновидностях, моноклинной и
триклинной, а также в смешанном состоянии. Из-за того, что этот материал
получил широкое распространение в фотокопировальных машинах, он
привлекает к себе значительное внимание. Его оптическое поглощение
неоднократно измерялось, однако оно, по-вн-димому, очень сильно зависит
от метода приготовления. Вероятно, спектральная кривая оптического
поглощения аморфного Se лежит приблизительно между кривыми поглощения для
двух его форм ([11], стр. 245). Изучались также сплавы Se и Те.
Дрейфовые подвижности Se измерялись в нескольких лабораториях, при этом
получены примерно одинаковые результаты. Значения подвижностей электронов
и дырок при комнатной температуре, которые сообщают Долежалек и Спир
[19], равны соответственно 6-10-3 смг-В-1-с-1 и 0,14 смг-В_1-с-1. Они
экспоненциально падают при уменьшении температуры, что указывает на
наличие некоего активационного процесса. С другой стороны, холловская
подвижность при комнатной температуре имеет приблизительно такую же
величину, но зависит от температуры существенно слабее, что указывает на
ограничение дрейфовой подвижности процессами прилипания на ловушках.
Фритцше (12], стр. 211) рассмотрел эту проблему, а также сравнил
экспериментальные данные, полученные в разных лабораториях. Данные по
чистому Те очень скудны. Сплавление Se с 1 % Те уменьшает подвижность
дырок при комнатной температуре примерно в десять раз. Оптические
свойства аморфных
536
15. Аморфные полупроводники
пленок Se и Те очень похожи на оптические свойства аморфных пленок Si и
Ge, у них точно так же край полосы поглощения сдвинут в сторону более
низких частот по отношению к краю полосы поглощения в кристаллическом
материале. Ситуация сильно осложняется из-за существования двух
кристаллических форм Se и из-за различного поведения Те при облучении его
светом, поляризованным параллельно или перпендикулярно оси с. Этот вопрос
довольно подробно рассмотрел Тауц ([2], стр. 159).
15.6. Некоторые аморфные полупроводниковые соединения
Наряду с аморфными пленками полупроводников IV группы были получены и
изучались аморфные пленки некоторых соединений типа AmBv, включая InSb,
GaAs и GaSb [20]. Так же как и в случае Si и Ge, проводимость этих пленок
падала при уменьшении температуры намного быстрее, чем в кристаллическом
материале, причем степень падения зависела от температуры отжига пленок
после их осаждения. По-видимому, получить собственную аморфную пленку из
этих материалов еще сложнее, чем из Si и Ge. О свойствах соединений тийа
AnBVl в аморфном состоянии известно очень мало.
15.7. Стеклообразные полупроводники
Было изучено огромное число стеклообразных материалов, проявляющих
полупроводниковые свойства (см. общие ссылки к разд. 15.2). Одними из
наиболее простых представителей этой группы материалов являются
халькогенидные стекла, такие, как AsaS3, Asa Se3 и AsaTe3. Из-за их
относительно простой структуры значительная часть фундаментальных
исследований полупроводниковых стекол была проведена именно на них, в
особенности на AsaS3. Позже к себе привлекли внимание намного более
сложные стекла, такие, как Te8iGe5iA4, где А -это обычно элемент V группы
периодической системы элементов. Интерес к этим материалам был вызван их
применениями в переключателях и запоминающих устройствах (см. разд.
15.7.2). Более простые стекла, однако, дают нам лучшую возможность
разобраться в сложных физических проблемах, которые возникают при
изучении этого класса материалов, поэтому мы ограничимся в своем
обсуждении только этими метериалами.
Опираясь на выводы из разд. 15.2, можно заключить, что эти материалы
отличаются от полупроводников IV группы намного меньшим количеством
состояний в запрещенной зоне подвижностей. Действительно, вполне может
оказаться, что локализованные со-
15. Аморфные полупроводники
537
стояния располагаются в небольших хвостах вблизи краев зон расширенных
состояний, и картина скорее напоминает рис. 15.1, а не рис. 15.2. Если
это на самом деле так, то в таком материале будет существовать настоящая
