Главная  Пленочные термоэлементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [ 21 ] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]


Рис. 4.3. Эффективная подвижность в слоистой структуре при различном соотношении концентраций носителей в слоях (т) = njn- при = 1 и Ъ = -0,75 (1), -0,25 (2)

Рис. 1.4. Эффективный коэффициент термо-ЭДС в слоистой структуре при различном соотношении концентраций носителей в слоях (т] = nju для = -1, Ь = -0,5, D. = \ (1) (левая шкала); -0,7, -0,8, 0,4 (2) и -0,7, -0,5, 1 {3) (правая)

характер а /г", так же как и зависимость и (п) п, В этом случае

«эф/а (/гэф) = (1 + Dyfb) (1 + Drfb X

X (1 + W(l + ад02а+1 (1.253)

Анализ последнего уравнения показывает, что «эф > а (пэф) при а > -0,5 независимо от величины fe. Для каждого значения а < - 0,5 имеется определенный интервал значений 6, при которых также аф > а (Пэф). Края этого интервала (Ь и ftg) определяются выражением

Ьь2- - + +2а)].

На рис. 1.4 представлены зависимости «эф/а (Пэф) от г] при различных значениях а, Ъ ж D, Видно, что Максимальные отличия от единицы имеют место при Ъ = -0,5 и они тем больше, чем меньше (алгебраически) величина а.

Расчеты Для структуры с линейной зависимостью п {z) дали качественно те же результаты, однако различия аэф и а {Щф) меньше, чем для двухслойной структуры.

Поперечный эффект Нернста - Эттингсгаузена. Для двухслойного образца (1.240) нетрудно преобразовать к виду

л= tr.:: + if <» - -

(1.254)

Первое слагаемое в этом уравнении представляет собой усреднение 1 и 2 весовыми множителями, равными относительным

3 Заказ № 569 65



проводимостям слоев. Однако, в отличие от аэф, величина Q% определяется еще одним смешанным слагаемым <?см. Если оба слоя имеют одинаковый тип проводимости, то знаки и RtOf одинаковы. Знак см определяется соотношениями величин и «2, RiOi и R2O2

(?см > о при I I > I «2 I, I i?i0i I > I R2O2 I \0L, К \ а2 I, ДЛ К \R2a2 .

evi < О при I «1 I > I «2 I, I Rg I < I i?2a2 I, I «1 к I «2 I, I i?iai I > I i?2a2 .

Обычно с ростом концентрации уменьшаются одновременно а { и I Rg I, поэтому, как правило, см I 0.

Наличие смешанного слагаемого делает коэффициент весьма чувствительным к слоистой неоднородности. Если аэф и Кэф заключены соответственно в интервалах -- «2 и гг - U2, то эф может выйти за границы интервала - 2- Может оказаться даже, что знак <?эф будет иным, чем знаки и Q

Магнитосопротивление. Для двухслойной структуры из уравнения (1.239) следует:

(Ap/p)S* = +

в более общем случае

i=l i=l

N N

X XAOiOniB,a,-Raf. (1.2556)

Оба эти выражения, как и в случае поперечного ЭНЭ, содержат смешанные слагаемые, но, в отличие от см, величина (Др/р)см всегда положительна. Влияние смешанного слагаемого (рассмотрим для простоты двухслойную структуру) будет заметным, когда ба и 6202 одного порядка, а RiO и R2O2 существенно различаются по величине. Особенно велик относительный вклад смешаннога слагаемого в случае сильного вырождения электронного газа и сферических (или близких к ним) изоэнергетических поверхностей. При этом в однородном материале

Др/р (RoB.f

в то время как, в слоистом, в смешанном слагаемом малый множитель р*~ отсутствует.



Таким образом, эффект магнитосопротивления, так же как и поперечный ЭНЭ, возможно, в большей степени чувствителен к слоистой неоднородности.

Приведенный выше анализ показывает, что наличие слоистых неоднородностей может существенно изменить величины измеряемых кинетических коэффициентов и соотношения между ними по сравнецию с однородными материалами. Не учитывая их влияния при использовании формул разд. 1.4, можно сделать неверные выводы об изменении в пленках зонных параметров и механизма рассеяния по сравнению с объемными образцами. В то же время тот же анализ позволяет использовать комплексное исследование явлений переноса для выявления слоистых неоднородностей.

Влияние макродефектов и методы их выделения. Обычно для пленок характерно наличие различного рода макродефектов. К числу таких дефектов следует отнести ступени скола подложки, дефекты роста, механические повреждения, микротрещины, вызванные действием термических напряжений, и т. д. Как макроскопические дефекты можно рассматривать границы зерен поликристаллических пленок, если размеры зерен существенно превышают длину свободного пробега. Ткие макродефекты могут приводить к значительному росту измеряемого электрического сопротивления, что в конечном счете приводит к занижению значения подвижности, определяемой из коэффициента Холла и удельного сопротивления. Задача выделения вклада в электрическое сопротивление образца макродефектов, определения истинной подвижности при изучении пленок весьма актуальна.

Известный способ исключения контактных сопротивлений в поликристалле, влияния микротрещин состоит в измерениях а на высокой частоте. При этом высокие сопротивления двухмерных дефектов шунтируются малыми при высокой частоте реактивными сопротивлениями их емкостей. Метод этот обычно применяется для высокоомных материалов. Использование его неэффективно для термоэлектрических объемных кристаллов и пленок, удельные электропроводности которых даже в поликристаллическом состоянии имеют значения порядка сотен - тысяч ом в минус первой степени х сантиметр в минус первой степени. Здесь мы рассмотрим другие возможности оцределения истинной подвижности, основанные на измерении гальвано- и термомагнитных эффектов в стационарных условиях.

В разд. 1.4 указывалось, что в кубических кристаллах при условии сильного вырождения и упругого рассеяния изменение термо-ЭДС в сильном магнитном поле описывается выражением

Да {В) = Даос {ихВ)Щ1 + {iiBf]. Преобразуем его к виду

Bla - (1/Даоо) (1/4 + Видно, что, анализируя график линейной зависимости Б/Да =



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [ 21 ] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

0.0012