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. 3.19. Потенциальный рельеф в области межблочной границы

рек» др энергетические барье» ры рекомбинационный и дрейфо-вый соответственно, - энергия "Ферми



©! 0 ©

©

/ 1

1 1 1 1

Рис. 3.20. Зависимость от концентрации изменения коэффициента термо-ЭДС (а), анизотропии магнитосопротивления (б) и параметра рассеяния (в) в пленках PbSe, легированных I (i) и In (2) в сравнении с монокристаллами при 120 (а, в) и 300 К (б)

Рис. 3.21. Потенциал электрона на межблочной границе (ось х направлена вдоль дислокационной стенки перпендикулярно вектору Бюргерса и оси дислокации)

J - ось дислокации, 2 - деформационный потенциал, ответственный за возникновение локализованного состояния, 3 ~ более плавный электростатический потенциал, образующий барьер, 4 - локализованный уровень, знаки плюс и минус соответствуют растяжению и сжатию



ления и значения эффективного параметра рассеяни; гщ, вычисленного из а, Q, о. Таким образом, при легировании индием уменьшается роль дополнительного рассеяния на межблочных границах, характеризующегося значительной дисперсией длины свободного пробега. Примесный атом In, замещая в PbSe ион РЬ"*"*, а атом I, замещая Se~~, находятся в заряженном состоянии: 1п и I". Каждый из них приводит К появлению электрона в зоне проводимости и эффективного положительного заряда на соответствующем узле решетки. Поскольку ионный радиус Rij+++ (0,09 нм) меньше Еръ+ (0,13 нм) [236], ионы In скапливаются в области сжатия вблизи дислокаций; область же растяжения должна быть обеднена индием. Неоднородность в распределении I носит обратный характер, так как = 0,22 нм, Rse- = 0,19 нм [236]. Оценки по формулам [237] показывают, что "-концентрация примесей In и I вблизи дислокаций в PbSe может быть на 1-2 порядка выше, чем в объеме блока.

Знаки констант деформационного потенциала таковы [98] что, в областях сжатия и растяжения дно зоны проводимости образует соответственно потенциальные горб и яму для электронов. Связанные состояния, заполнение которых электронами обусловливает образование потенциального барьера электростатического происхождения, расположены, таким образом, в области растяжения. Схема деформационных и электростатических искажений в плоскости межблочной границы при равномерном распределении легирующей примеси показана на рис. 3.21.

Обеднение области растяжения положительными ионами индия приводит к увеличению ее отрицательного заряда и повышению потенциального горба. В то же время скопление 1п в области сжатия понижает высоту потенциального барьера в районе перевала. При высоком содержании индия высота барьера в перевале (условно назовем ее уровнем протекания) может оказаться существенно ниже энергии Ферми, что приведет к уменьшению селективного рассеяния и его характерных проявлений. Неравномерное распределение иода понижает горб, и, что важнее, повышает перевалувеличивая селективное рассеяние на границе.

Примесные ионы натрия имеют малый радиус и скапливаются в областях сжатия, однако в,пленках р - PbSe<Na> роль барьерного рассеяния велика и не уменьшается с ростом концентрации Na [229]. Объясняется это следующим. Поскольку знаки деформационных потенциалов .для зоны проводимости и валентной совпадают [98], для положительных носителей заряда (дырок) перевалы барьера соответствуют, в отличие от электронов, областям не сжатия, а растяжения. Эти области обеднены ионами Na", ко торые, замещая РЬ"*, несут на себе отрицательный эффективный заряд. В результате в перевале барьер для дырок повышается и увеличивается эффективность барьерного рассеяния.

Итак, схему, предложенную в [235], можно сформулировать следующим образом. При легировании пленок халькогенидов свинца донорной примесью с малым ионным радиусом эффектив-



ность барьерного рассеяния понижается, при легировании примесью с большим ионным радиусом - повышается. В пленках /?-типа закономерность обратная. В обоих случаях нужно сопоставлять радиус примесного иона с радиусом замещенного иона матрицы.

Эту схему можно расширить и распространить на собственные дефекты. Вакансии как халькогена, так и свинца, должны скапливаться в области сжатия и, наоборот, их концентрация в области растяжения должна быть пониженной. В пленках w-типа вакансии халькогена, которые, отдав электроны в зону проводимости, заряжаются положительно, должны проявлять себя так же, как примесь индия, т. е. снижать эффективность барьерного рассеяния. Вакансии свинца в этом случае, являющиеся акцепторами, в пленках -типа заряжены отрицательно. Их дефицит в области растяжения несколько понижает высоту горба, но при этом избыток в области сжатия повышает высоту перевала, т. е. увеличивает роль барьерного рассеяния. В пленках р-типа характер влияния вакансий халькогена и свинца должен измениться на обратный.

Эффекты селективного рассеяния, наблюдавшиеся в мелкоблочных структурах на слюде, еще ярче проявляются в поликристаллических пленках. В [141] проведено сравнительное исследование пленок п - РЬТе на слюде и аморфной подложке (полиимид). В последнем случае конденсат представлял собой поликристалл с текстурой, ось которой [/гОО] ориентирована перпендикулярно плоскости подложки. В этойплоскостипреимущест-венная ориентация зерен отсутствует. Размеры зерен составляют примерно 0,1-0,3 мкм. Если сопоставлять свойства образцов с одинаковыми холловскими концентрациями, то в ряду объемный монокристалл - пленка на слюде -пленка на полиимиде коэффициент термо-ЭДС по модулю изменяется следующим образом:

~ l,5.10 I а I = 100-130-230,

3,5.10l I а I - 60-80-180,

- 6,5.10l I а I - 40-80-170.

Значения п (см~) и а (мкВ/К) приведены при 300 К.

Интересно, ,что введение в шихту сверхстехиометрического свинца (0,5 ат.%) наряду с основной примесью (иодом) приводит к снижению влияния граничного рассеяния, практически не изменяя холловской концентрации и структуры. Так, при 1X = 3,1 X X 10® см значение а [ уменьшается от 175 до 100 мкВ/К, оставаясь, впрочем, выше, чем в пленке на слюде и в объемном кристалле. Авторы [141] полагают, что избыток РЬ выделяется на границах зерен в виде металлической фазы и существенно влияет на свойства границ. Эта точка зрения находит подтверждение в повышении электропроводности и появлении на ее температурной зависимости скачка при 7,3 К, что можно приписать переходу РЬ в сверхпроводящее состояние (см. [238]).



[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]

0.001