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]

-JOO

-700 -



ff,OJ 0,r ff.S г

Рис. 3.13. Зависимость относительного изменения холловской подвижности от толщины в пленках п - РЬТе при 80 (1) и 4,2 К (2)

/7,СМ *

Рис. 3.12. Зависимость коэффициента термо-ЭДС от концентрации в РЬТе при 300 К (а) и 85 К (б) для объемных монокристаллов [224] {1) и пленок толщиной 0,5 (2) и 0,05 мкм (3)

f J,

" О

..... -I „. ..i

X X

/7, CM

Рис. 3.14. Изменение удельного сопротивления в зависимости от кагнитного поля в пленках п - РЬТе толщиной 0,05 мкм при 80 (1) и 4,2 К {2)

Рис. 3.15. Зависимость относительного изменения коэффициента термо-ЭДС </) и удельной электропроводности ( ) от концентрации в пленках п - РЬТе при 100 (i) и 300 К {2)



рительное, что свидетельствует о близости коэффициента зеркальности Р (см. разд. 1.5) к нулю и согласуется с результа-тами [147].

Расчет параметра рассеяния г (из аоо и а) при 100 К для тонких пленок показал, что с уменьшением толщины пленки уменьшается г и для d = 0,05 мкм параметр близок к нулю. Это еще раз свидетельствует об интенсивном рассеянии электронов на поверхностях пленки. Для такого рассеяния длина свободного пробега 1е определяется толщиной пленки и не зависит от энергии носителей. Более того, для такого механизма рассеяния в случае-вырожденной статистики подвижность не зависит от температуры,, что и наблюдается для пленки с d = 0,05 мкм при уменьшении температуры от 100 до 4,2 К.

Для пленки с d= 0,05 мкм обнаружена интересная зависимость удельного сопротивления р от магнитного поля Bj (111) при 80? и 4,2 К [225]. В отличие от толстых пленок, р уменьшается с увеличением Б, а затем, проходя через минимум, растет (рис. 3.14).. При этом, если при 80 К уменьшение р в магнитном поле составляет не более 1,5%, то при 4,2 К абсолютная величина минимума значительно больше (Арщш/ро -ОД)- Изменение ориентации магнитного поля относительно поверхности пленки на 90° пригво-дит к исчезновению отрицательной ветви в зависимости р (5).-Однако однозначной количественной интерпретации этот эффект не получил.

Особенности рассеяния носителей заряда в мелкоблочных пленках халькогенидов свинца. Как показано в разд. 2.4, в отличие от совершенных монокристаллических пленок, описанных выше (см. разд. 3.2), пленки РЬТе на слюде, полученные в открытом вакууме (10"-10" Тор), представляют собой мелкоблочные монокристаллы (средний размер блоков порядка 0,1 мкм, угол раз-ориентации - 1°, плотность дислокаций - 10 см"). Подвижность носителей заряда в таких пленках, как правило, ниже, чем в объемных монокр51сталлах, а ее температурная зависимость в области низких температур более слабая [226]. Те же эффекты наблюдаются и в блочных монокристаллах халькогенидов свинца полученных напылением на низкого качества подложки из NaCI [191, 226]. Снижение подвижности здесь объяснено рассеянием носителей на межблочных границах. Путем сравнения с подвижностью в объемных кристаллах вычислена обратная подвижность, соответствующая этому механизму, которая для пленок п - РЬТе СП - 10 см" составляет примерно 8-10"* (В •с)/см2 и не зависит от температуры. Рассчитанная длина свободного пробега того же порядка, что и средний размер блоков.

Подробное исследование механизма рассеяния в пленках п - РЬТе на слюде выполнено в [227]. Здесь, помимо удельной электропроводности а, изучались коэффициенты Холла Б, термо-ЭДС а, поперечного ЭНЭ а концентрации электронов изменялись в диапазоне Ю*-10 см". Сравнение данных, полученных на пленках толщиной d -1 мкм, с данными для объемных монокри-



сталлов выявило следующие особенности пленок: снижение подвижности примерно в 2 раза при 300 К и несколько большее при 100 К для всех значений концентрации носителей (рис. 3.15); увеличение а тем большее, чем выше концентрация носителей (более, чем двукратное при п = 10 см""); уменьшение в 1,7-2ра-за абсолютной величины безразмерного параметра {elk) Q = S {elK) {QI\R\ а).

Определение эффективной массы плотности состояний из совокупности а, а, Л, (? или из /?, ас» дало близкие результаты, мало отличающиеся от полученных теми же способами в объемных монокристаллах РЬТе [23]. Это обстоятельство, а также результаты измерений оптической ширины запрещенной зоны в тех же пленках [228] позволили исключить изменения зонных параметров в пле-нках как объяснение наблюдаемых отличий а и и связать последние с появлением дополнительного механизма рассеяния. Снижение подвижности в 2-3 раза говорит о том, что относительный вклад этого механизма примерно такой же, как и фононного рассеяния, доминирующего в объемном РЬТе в рассматриваемом диапазоне температур. В свою очередь, увеличение ос и уменьшение I Q I указывают на более высокое значение параметра рассеяния г у дополнительного механизма, чем у фононного. По экспериментальным значениям а. Я, а, с помощью формул (1.207, 1.208) был определен эффективный параметр рассеяния, характеризующий смешанное рассеяние, а затем параметр Tg, характеризующий только дополнительное. Это проводилось по формулам

и Uiuj{ui + щ), (3.5) Гэф = {щг + Uir)l{ui + щ), (3.6)

справедливым при сильном вырождении электронного газа. Здесь и - подвижность в пленке; - подвижность и пара-

метр рассеяния для объемного монокристалла, т. е. для фонон-ногомеханизма. Ниже представлены результаты расчетов подвижности и и параметра г для основного и дополнительного механизмов рассеяния при Т = 120 К

п10-«,

СМ-»

JLI, ЭВ

cmV(B-c)

cmV(B-c)

0,075

8500

6900

0,135

4900

0,67

1,51

3000

1300

0,55

1100

Подвижность U2 слабо зависит от температуры, и это согласуется с предположением о рассеянии на дефектах. Несмотря на большие значения Tg, свидетельствующие о сильном росте времени релаксации с энергией носителей, подвижность с ростом энергии Ферми р не только не растет, но даже сильно снижается. Это возможно, если с ростом концентрации носителей растет концентрация рассеивающих дефектов или если с ростом энергии Ферми увеличивается мощность рассеивающего потенциала каждого дефекта. В [227] так же, как в [191], дополнительный механизм



[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