VPLIV ODNOVISNO PRU NO DEFORMACI NA POLO ENN

Transcription

VPLIV ODNOVISNO PRU NO DEFORMACI NA POLO ENN
Fiziqni zbirnik NTX t.8 2011
p.
205
VPLIV ODNOVISNO PRUNO DEFORMACI NA
POLOENN GLIBOKIH ENERGETIQNIH RIVNIV
U MONOKRISTALAH n-Ge h Au i
Anatoli FEDOSOV1 , Sergi LUN^OV1 , Dmitro ZAHARQUK1 ,
Sergi FEDOSOV2 , Leonid PANASK1
Luc~ki nacional~ni tehniqni universitet,
vul. L~vivs~ka 75, Luc~k 43018
2
Volins~ki nacional~ni universitet imeni Lesi Ukranki,
prosp. Voli 13, Luc~k 43025
1
Redakci otrimala statt
10 ltogo 2010 r.
Doslideno vpliv odnovisno pruno deformaci X na zminu
poloenn glibokogo energetiqnogo rivn zolota EC {0,2 eV v
n-Ge za danimi p'zohollefektu n = f (X ) v xiroki oblasti mehaniqnih naprug X =0{13 10 3 kG/sm 2 dl vipadku X==J== 111].
Obqisleno zminu energetiqno wilini mi glibokim rivnem
EC {0,2 eV i ninimi dolinami zoni providnosti n-Ge h Au i {
5,7 0,01 10 ;3 eV v rozrahunku na koni 10 3 kG/sm 2 . Ocineno
stupin~ zapovnenn glibokih rivniv. Viznaqeno seredn znaqenn koeficinta dl riznih temperatur.
Zmina polo enn glibokih rivniv pri deformaci mo e sil~no
zminvati elektrofiziqni vlastivosti napivprovidnikiv. Tomu problema glibokih centriv k radiacinogo, tak i tehnologiqnogo pohod enn
dosit~ aktual~na v teoretiqnomu i praktiqnomu aspektah 1,2].
Vpliv odnovisno pru no deformaci X na veliqinu zmini polo enn glibokogo rivn zolota EC {0,2 eV v n-Ge za danimi p'zohollefektu n = f (X ) v xiroki oblasti mehaniqnih naprug X =0{
13 10 3 kG/sm 2 doslid uvali dl vipadku X==J== 111] 1].
Zale nist~ koncentraci elektroniv u zoni providnosti vid deformaci 3]
n"
= n exp
;
EC
2kT
(1)
de n { koncentraci elektroniv u nedeformovanomu napivprovidniku { koeficint, ki zmint~s vid 1 do 2 zale no vid stupen zapovnenn
rivn EC { zmiwenn togo minimumu zoni providnosti, ki vivivs
ni nim pri deformaci.
PACS number 72.20.Fr
A. Fedosov ta n.
206
Dl minimumiv tipu L1 , ki budut~ ni nimi pri deformaci v zoni
providnosti germani, 4]:
1 )(S + 2S ) + 1 S ]
(2)
12
3 u 11
3 u 44
de S11 , S12 , S44 { stal orstkosti u i d { stal deformacinogo
potencialu.
Prodiferencimo (1) po X :
EC (111]) =
dn"
dX
de zgidno z
;
X (d +
n
= 2kT
exp
;
;
EC
2kT
d(E )
C
(3)
dX
(2) mo na zapisati:
d(EC )
dX
= (d (S11 + 2S12 ) + uS11 ) = const:
(4)
;
Znaqenn pohidno dn"=dX u ks~ toqci X1 dorivn tangensu
kuta nahilu dotiqno do grafika funkci n" = f (X ) . Todi pohidna
dn" =dX v toqci X1 stanovit~:
dn" dX X1
Zgidno z
(5)
= n2(1XkT) tg1 :
"
1
(6)
(1), (3) i (5) zapixemo:
d(EC )
dX
X1
= tg1 :
;
Beruqi do uvagi, wo d(EC )=dX
i X2 zgidno z (4) i (6)
1 tg1
n" (X1 )
= const , dl dvoh riznih znaqen~
= n2(tgX2) :
"
(7)
2
U 1] pokazano, wo zale
Enist~
koncentraci pri temperaturah T >
0
Tx ma vigld n exp ;
2kT . Pri temperaturah T Tx pid znak
eksponenti vhodit~ povna energi aktivaci rivn. Tx { pevna harakteristiqna temperatura, ka viznaqat~s eksperimental~no z tem
-
peraturno zale nosti koncentraci nosiv strumu
Todi =1 pri T
Tx . Zgidno z
(7)
1 tg1
n" (X1 )
0
= ntg(X
)
"
0
( ln n =
f
103 ) .
T
(8)
Vpliv deformaci na energetiqn rivni u n-Ge h Au i
207
de tg0 { tangens kuta nahilu dotiqno do zale nosti n" = f (X ) v
toqci X0 , u ki n" (X0 ) = n(Tx ) .
Zmina energetiqno wilini mi glibokim rivnem EC {0,2 eV i ni nimi dolinami zoni providnosti n-Ge Au 3]:
h
d(E )
dX
=
;
i
kT
tg0 :
n" (X0 )
(9)
Na ris.1 predstavlena temperaturna zale nist~ koncentraci
nosiv strumu v kristalah n-Ge h Au i 1].
Zgidno z ris. 1, Tx =155 K, a vidpovidna koncentraci
n(Tx ) = 3 10 13 sm ;3 .
Ris. 1. Temperaturna zale nist~ koncentraci nosiv strumu v kristalah n-Ge h Au i 1].
Userednene znaqenn zmini energetiqno wilini mi glibokim
rivnem EC {0,2 eV i ni nimi dolinami zoni providnosti n-Ge h Au i
dl vipadku X==J== 111], viznaqene za danim metodom, stanovit~
(5,7 0,01) 10 ;3 eV z rozrahunku na ko ni 10 3 kG/sm 2 (ris. 2, zale nosti 1{4), wo dobre uzgod ut~s zi znaqennmi, ki privedeni v
robotah 1,2].
A. Fedosov ta n.
208
Ris. 2. Zale nist~ n = f (X ) u kristalah n-Ge h Au i dl vipadku
X==J== 111] pri rizn temperatur T : 1 { 116 K, 2 { 122 K, 3 { 130 K,
4 { 140 K.
X
U zagal~nomu vipadku dl dovil~nogo znaqenn mehaniqno naprugi
= Xn i temperaturi
8
<
n =
:
T1
Th
n" (Xn )
n" (X0 )
( T1 = const) 3]:
tg0
tgn kwo Xn = X0
1 kwoXn = X0
6
:
(10)
Ni qe navedeno userednene znaqenn koeficinta dl riznih temperatur:
T
c
K
116
1,12
122
1,24
130
1,36
140
1,54
Ot e, seredn znaqenn koeficinta pri pdviwenn temperaturi
zbil~xut~s, wo posnt~s zmenxennm stupen zapovnenn glibokogo rivn zolota v n-Ge.
Vpliv deformaci na energetiqn rivni u n-Ge h Au i
L TERATURA
209
1] Semen k A.K. Radiacini efekti v bagatodolinnih napivprovidnikah. Luc~k: Nadstir', 2001. 323 c.
2] Barans~ki P.I., Fedosov A.V., Gadar G.P. Fiziqni vlastivosti
kristaliv kremni ta germani v polh efektivnogo zovnixn~ogo vplivu. Luc~k: Nadstir', 2000. 280 c.
3] Fedosov A.V., Lun~ov S.V., Zaharquk D.A., Fedosov S.A., Timowuk V.S. Nauk. visn. Volin. nac. un-tu im. Lesi Ukranki. Fiz.
nauki. 2008. } 18. 54{58.
4] Bir G.L, Pikus G.E. Simmetri i deformacionnye ffekty v poluprovodnikah. M.: Nauka, 1972. 584 c.
THE EFFECT OF UNIAXIAL ELASTIC DEFORMATION
ON THE LOCATION OF DEEP ENERGY LEVELS
IN n-Ge Au MONOCRYSTALS
h
i
Anatolij FEDOSOV 1 , Serhij LUNIOV 1 , Dmitro ZAKHARCHUK 1 ,
Serhij FEDOSOV 2 , Leonid PANASYUK 1
1 Lutsk National Technical University,
75 Lvivska Str., Lutsk 43018
2 Lesya Ukrainka Volyn National University,
13 Voli Ave., Lutsk 43025
The eect of uniaxial elastic deformation X on the change of the location
of deep energy level of gold EC {0,2 eV in n-Ge according to piezo-Hall-eect
n = f (X ) in a wide area of mechanical tensions X =0{13 10 3 kG/sm 2 , is
investigated under a condition X==J== 111]. The change of the energy gap
between the deep level EC {0,2 eV and the lower valleys of a conductivity zone
of n-Si Ge is calculated to be { 5,7 0,01 10 ;3 eV per each 10 3 kG/sm 2 .
The state of lling of the energy levels is estimated. The average value of
an coecient was determined at dierent temperatures.
h
i