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]

ванных кулоновских центрах. В области больших концентраций преобладает рассеяние на сердцевинной части потенциала примеси. Для BigTcg данные о неупругом рассеянии носителей отсутствуют.

Подобно халькогенидам свинца, В12Тез и его аналоги кристаллизуются со значительным отклонением от стехиометрии. Собственные дефекты (преимущ,ественно антиструктурные) электрически активны. Как уже отмечалось, висмут и сурьма, замещ,ая соответственно в BigTcg и SbgTeg теллур, являются акцепторами, теллур, замещая в BigTcg висмут,- донором. Галогены оказывают сильное донорное действие в BigTcg и Big (TeSe)g [110]. Кроме них, донорное действие оказывают медь и серебро, образуя твердые растворы вычитания. Олово, свинец, сурьма и мышьяк в BigTpg -- акцепторы [110]. В теллуриде висмута и его аналогах до настоящего времени локализованных примесных состояний не обнаружено.

Теплопроводность кристаллической решетки в рассматриваемых материалах ниже, чем в халькогенидах свинца. Из-за слоистой структуры Хр сильно анизотропна (Xpy/xpj ;2-3, гдехрц ихр - соответственно теплопроводности, измеренные вдоль и поперек плоскостей скола). В области Г > (для BigTcg Bp 150 К [110]) с ростом температуры Хр уменьшается (хр - Т") согласно теории Пайерлса.для трехфононных процессов рассеяния. Теплопроводность за счет биполярной диффузии носителей заряда начинает сказываться при Т > 300 К. Данные по теплопроводности твердых растворов на основе BigTcg представлены на рис. 3.7.

3.2. Особенности свойств пленок РЬТе и его аналогов

Электрофизические свойства совершенных монокристаллических пленок РЬТе и влияние поверхности. Как указано в гл. 2, методом горячей стенки получены совершенные монокристаллические пленки РЬТе с подвижностью,.не уступающей, а в некоторых случаях превышающей подвижность в объемных JVIoнoкJpиcтaллax. Более того, при напылении таким методом из шихты стехиометрического состава в пленках РЬТе достигнута минимальная концентрация носителей заряда 6-10 см" [137], которая примерно на порядок ниже в объемных монокристаллах [98]. При этом изменение п в пленках может регулироваться без дополнительного легирования шихты путем изменения температуры подложки при напылении и отжиге (см. разд. 2.4).

Экспериментальным исследованиям температурных зависимостей кинетических эффектов в указанных пленках РЬТе п-типа, напыленных на слюду, посвящены работы [137, 223], в которых были исследованы как толстые пленки с d 10 мкм, так и тонкие с d 1 мкм. Такое разделение связано с тем, что характер изменения кинетических коэффициентов с температурой для указанных групп пленок резко отличается друг от друга.



мкВ/к

--~.

-------

1 1

II ill.

4/727

27/7

„ J 1 ............1-

1 i

/77\--

2/777 J77/7

77 72717 27777 J7777 Y


Рис. 3.8. Температурная зависимость коэффициентов Холла (а), термо-ЭДС (б), поперечного ЭНЭ (в) и холловской подвижности (г) в пленках РЬТе (с? 10 мкм) при пд. = 6-1016 (7), 2-101 (2) и 6-10" см-1 (3)


Рис. 3.9. Проекция изоэнергетических эллипсоидов на плоскость (111) для РЬТе

Для толстых пленок температурные зависимости коэффициентов Холла i?, термо-ЭДС а, поперечного ЭНЭ Q при концентрациях Пу. 6-10® -~ 4-10 см" (Пдс определялась из R при 4,2 К) показаны на рис. 3.8, а - в. Видно (см. рис. 3.8, а), что с увеличением температуры от 4,2 до 250 К наблюдается слабое уменьшение I i? I, которое типично для объемных монокристаллов п - РЬТе с п <: 10 см". Такое уменьшение R \ {Т) обычно связывают [98] с температурным изменением коэффициента анизотропии = 3 {К + 2)1 {2К -Ь 1)2 в выражении для R (1.175).



Более быстрое падение \ R \ {Т) при Т у> 250 К связано с увеличением вклада неосновных носителей (дырок) в явления переноса. Характер температурной зависимости а (см. рис. 3.8, б) для указанных пленок не отличается от соответствующей зависимости для объемных монокристаллов. При изменении температуры от 100 до 300 К наблюдается монотонный рост а , а при дальнейшем увеличении температуры а \ практически не меняется. Для указанных концентраций носителей заряда Q в интервале 100-400 К имеет только положительное значецие (см. рис. 3.8, в). Резкий рост Q при Т > 300 К также свидетельствует об увеличении вклада дырок в явление переноса. Зависимость холловской подвижности Ux от температуры в интервале 4,2 - 300 К приведена на рис. 3.8, г. В интервале температур 100-300 К зависимость {Т) - Г"/2 типична для объемных монокристаллов с п 10 см" [98]. Йри Г 100 К с уменьшением температуры происходит замедление роста подвижности. Такой же характер {Т) наблюдается в совершенных пленках п - РЬТе на BaFg [74]. Увеличение до 6-10 см" в пленках на слюде приводит к уменьшению и, особенно значительному при Т < 100 К. Падение может быть обусловлено увеличением дефектности структуры, вызванном снижением температуры конденсации (как указывалось выше, концентрация носителей заряда в указанных пленках регулировалось изменением температуры подложки при напылении и отжиге).

Для определения механизма рассеяния носителей заряда в диапазоне температур 100-300 К проведен расчет р* и параметра рассеяния г с использованием экспериментальных данных по а, R, а. Расчет (см. разд. 1.4) выполнен в рамках параболической модели, поскольку концентрации носителей заряда малы. Значения р* и г для образцов с различной концентрацией представлены в табл. 15.

Полученные значения г близки к известным для объемных монокристаллов и соответствуют смешанному акустическому

Таблица 15.

Численные значения приведенного химического потенциала р* и параметра рассеяния г в пленках /i-РЬТе [137]

п, см-3

г. к

6-10"

6-10»

100 150 200 250 300

0,6 -0,6 -1,2 -1,6 -1,9

0,55

1,1 -0,1 -0,65 -1,2 -1,4

0,55

1,8 0,2 -0,3 -0,65 1,05

0,55

0,55



[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]

0.0008