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

вательно, способствовать стеклообразоваишо. Однако в случае сильно развитой пространственной сетки, как это будет иметь место при высокой концентрации As и Ge, плавление или размяг­ чение расстеклованного вещества становится затруднительным. Эти процессы возможны только при полном разрушении струк­ турной сетки, а не при термической диссоциации малого числа связей. О различии в структуре кристаллического и жидкого Ge как о причине неудач получения аморфного Ge при закалке рас­ плава упоминалось в гл. 7. Направленные гибридные sp3-связк в кристалле не благоприятствуют смещению атомов, однако небольшая добавка энергии делает возможным переход в систему с ро-связями, в которой подвижность атомов более высока, и, сле­ довательно, к плавлению кристалла. В случае Ge последнее при­ водит к более тесной упаковке атомов и соответственно к металли­ ческой проводимости. Аналогично поведение сплавов Ge и As с Se. Вне области стеклообразоваиия расплавы ведут себя как металлы; связь такова, что атомы подвижны и перестройка их в кристаллическую структуру при охлаждении не встречает затруднений. Вблизи границы области стеклообразоваиия распла­ вы также имеют высокую проводимость, но ее температурная зависимость такая же, как и в полупроводниках. Таким образом, связь более локализована и перестройка атомов в кристалличе­ скую структуру затруднена. Однако стеклообразные образцы в этой области можно кристаллизовать при слабом нагревании.

Штоурач и др. [478] при сплавлении Se с Ge наблюдали увели­ чение теплопроводности и скорости распространения продоль­ ных акустических волн. Эти авторы сообщали также о росте поло­

ствует как элемент, образующий поперечные связи между цепями. В результате слабые связи, осуществляемые силами Ван-дер- Ваальса, заменяются сильными ковалентными связями.

10.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМОРФНОГО СЕЛЕНА И СПЛАВОВ СЕЛЕНА

10.2.1. ПРОВОДИМОСТЬ

Хотя аморфный селей может быть получен в результате пере­ охлаждения жидкости, большинство измерений его электрических свойств было проведено на пленках, полученных испарением в вакууме. Это обусловлено тем, что селен в виде тонких пленок широко применяется в технике (в выпрямителях, фотоэлементах, видиконах, в ксерографии). Однако нет никаких указаний на то, что свойства массивных образцов должны существенно отличать­ ся от свойств пленок.

от многих других аморфных полупроводников со сравнимой шириной запрещенной зоны ( > 2 эВ), и, как показано на фиг. 7.8, значение С оценивается величиной порядка 10* О м - 1 - с м - 1 , если предполагать, что а = С ехр (—Е/кТ). К сожалению, температур­ ный интервал, в котором могут быть выполнены измерения про­ водимости, сильно ограничен вследствие высокого удельного сопротивления при ннзкпх температурах и из-за низкой темпера­

проводимости прн комнатной температуре приблизительно совпа­ дают с теми значениями, которые обычно находят для твердого стекла. Результаты измерения термо-э.д.с. (также показанные на фнг. 10.6) в предположении монополярной проводимости дают Е = 1,15 эВ.

Разброс значений проводимости, полученных при измерении на постоянном токе, частично может быть объяснен чувствитель­ ностью селена к наличию в нем примесей, и прежде всего кисло­ рода. На фпг. 10.7 показаны результаты Лакурса и др. [302].

примерно 101 7 Ом-см, а в присутствии приблизительно 5• Ю - 3 % 0 2 оно падает более чем па шесть порядков величины. Дальнейшее добавление кислорода (в виде Se02 ) оказывает слабое действие. Эффект, аналогичный восстановлению, наблюдается при введе­ нии Si, а также H g , A g , B i и К. Следует упомянуть, что действие этих примесей на удельное сопротивление Se, по-видимому, луч­ ше объяснять модификацией структуры, а не легированием в обыч­

Несмотря на трудности получения точной информации о тем­ пературной зависимости проводимости, измеренной на постоян­ ном токе, для аморфного селена имеется большое количество по­ лезных данных, касающихся явления переноса. Эта ситуация обусловлена главным образом успешным применением для измере­ ния дрейфовой подвижности импульсной техники, развитой и использованной для этого материала Спиром [466], Хартке [229], Табаком [488] и др.

Была измерена дрейфовая подвижпость дырок и электронов, установлена зависимость подвижности от температуры, давле­ ния, электрического поля и от изменения условий приготовле­ ния образцов, таких, как температура осаждения и концен­ трация добавок.

Содержание кислорода, Ю'в %

Ф иг . 10.7. Влияние кислорода на проводимость стеклообразного селена [302]. 1 — селен, очищенный от кислорода; г — селен5 содержащий As.

ются иа ловушки и термически освобождаются из них, поскольку ловушки расположены близко к валентной зоне (зоне проводимо­ сти). В этой модели наблюдаемое время переноса больше того времени, которое было бы необходимо в отсутствие прилипания, иа полное время задержки носителей в ловушках. Конечно, в этом

Ю3/Г, К'1

Ф и г . 10.8. Температурная зависимость подвижности дырок и электронов

ваморфном селене [229].

случае время переноса является функцией температуры. Соотноше­ ние между дрейфовой подвижностью р. о и подвижностью в зоне нелокализованиых состояний и.0 для различных видов распреде­

с ней подвижности обусловлено перескоковым механизмом пере­ носа носителей заряда. Какое из этих объяснений справедливо

398 Глава 10

в случае аморфного селена, не ясно, хотя в силу приводимых здесь доводов, по-видимому, более вероятно, что дрейфовая подвижность контролируется ловушками. Во всяком случае, ясно, что между

ливают связи между спектром ловушек и временами нахождения носителей в ловушках, которые намного меньше времен переноса.

б) Дрейфовые подвижности не зависят от величины приложен­ ного электрического поля, за исключением области низких темпе­ ратур ( < 200 К ) .

в) При приложении гидростатического давления в 4,2 кбар заметного изменения величин подвижности или энергии активации не наблюдается [131]. По-видимому, это является сильным дово-