Файл: Мотт, Н. Электронные процессы в некристаллических веществах.pdf

В более поздней работе [496] такая интерпретация была отвергну­ та, так как измерения на более толстых пленках, полученных испарением, показали, что структура отсутствовала как в указан­ ной области энергий, так и вблизи 0,9 эВ. Однако в той же статье Тауц говорит о существовании полосы поглощения при 0,23 эВ в аморфном германии, полученном распылением и электролитиче­ ским осаждением. Результаты показаны на фиг. 8.20. В спектрах пропускания, особенно в случае наиболее оптически совершенных

г*ю3 I

' 5 1'103

и

Ф и г . 8.21. Инфракрасный спектр поглощения аморфного германия, полу­ ченного осаждением в тлеющем разряде [89].

Толщина пленки 4,1 ыкм.

пленок, полученных испарением, наблюдаются интерференцион­ ные полосы. Полоса при 0,23 эВ интерпретируется Тауцем и др. [496] как результат переходов из валентной зоны на уровень дефекта в запрещенной зоне (в кристаллическом германии радиа­ ционное нарушение создает акцепторный уровень с глубиной залегания 0,24 эВ выше потолка валентной зоны). Другую силь­ ную полосу поглощения, которую можно наблюдать вблизи 0,07 эВ (фиг. 8.20), Тауц приписывает дефектам, представляющим собой кислородсодержащий комплекс. Полосы поглощения с почти той же самой энергией наблюдались Читтиком [89] на пленках, полученных при осаждении в тлеющем разряде. Его результаты показаны на фиг. 8.21. Ко времени написания данной книги еще не было ясно, почему такое сильное поглощение не обнаруживает­ ся на пленках Спайсера и др., полученных испарением. Не ясно

318 Глава S

пия от 500 до 200° С, они остаются резкими и указывают иа слабое уменьшение энергии, при которой наблюдается максимум (0,75 эВ), связанный с самой верхней валентной зоной. При температурах осаждения ниже 200° С наблюдаются дифракционные картины, характерные для аморфной фазы, что сопровождается резким уменьшением энергии, соответствующей этому максимуму, па величину 0,1—0,2 эВ. Хотя сигналы слабые и имеется значитель­ ная неопределенность в экспериментальных данных, мы должны считать, что описанные выше эксперименты представляют реаль­ ное доказательство уменьшения ширины оптической запрещенной зоны при переходе от кристаллического к аморфному германию. Наблюдалось, что сигнал прн энергии 1,1 эВ, связанный с пере­ ходами из более глубоко лежащей валентной зоны, непрерывно перемещается в сторону меньших энергий, проходя при этом через температуру фазового перехода. По Пиллеру и др. этот факт свидетельствует о том, что электронная зонная структура на глубине нескольких десятых электронвольта ниже края валент­ ной зоны подвержена меньшим изменениям, вызываемым потерей дальнего порядка.

Поглощение, связанное с межзонными переходами выше края фундаментального поглощения, обсуждалось в 7.6.3, а график зависимости е2 от Йсо для кристаллического и аморфного герма­ ния приведен на фиг. 7.34. Показанный спектр для аморфной пленки был получен Тауцем и др. [495] с помощью анализа данных по отражению по Крамерсу — Кронигу. Аналогичные спектры были получены в работах [46, 137, 494].

Интерпретация спектра, показанного иа фиг. 7.34, имеет суще­ ственное значение для полного понимания электронных свойств аморфных полупроводников. Важный вопрос состоит в том, может ли спектр быть рассчитан по известной электронной зонной струк­ туре кристаллического германия, или необходимо привлекать другое приближение, подобное тому, которое вводилось Филлппсом [412] и упоминалось в 7.6.3.

Как показано на фиг. 7.36, расчет, основанный на плотности состояний для кристалла, но предполагающий нарушение правила отбора по квазиимпульсу к (разрешаются непрямые переходы), приводит к сглаженному спектру е2 с максимумом при 4,5 эВ; при этом экспериментальная кривая имеет максимум при 2,65 эВ. Замечая, что плотность аморфного германия, вообще говоря, меньше плотности кристалла, Герман и Ван Дайк [240] предполо­ жили, что расширенная решетка германия может явиться лучшим исходным приближением; используя рассчитанную зонную струк­ туру Для германия с постоянной решетки, увеличенной иа 1 1 % (фиг. 8.23), они пересчитали спектр е2 . Результат показан иа фиг. 8.24: максимум е2 имеет место при энергии 3,1 эВ, что значи­ тельно ближе к экспериментальному результату. Однако этот