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]

практически реализуется случай заполнения только одною основного экстремума, а в р - РЬТе заполняются только три побочных экстремума. При добавке в РЬТе олова (твердые растворы Pbi--SncTe) расщепление между экстремумами в зоне проводимости увеличивается [134]. Так, для РЬо,88по,2Те АШс = = 0,012+2 эВ. Однако из-за уменьшения эффективной массы и соответственно плотности состояний в этих составахпри исход-

ной концентрации

см не удается реализовать запол-

нения только одного экстремума.

В работах [246, 247] приведены результаты исследований влияния искусственно создаваемых деформаций на кинетические коэффициенты пленок халькогенидов свинца. Использовалась методика одноосной деформации (см. разд. 1.6).

Для пленок, напыленных на слюде (ось [111] перпендикулярна плоскости подложки), тензоры деформации и напряжений имеют вид

1 1 1

241 11 + 22 244

244 244 Сп -+

2Ci2

где 8з - относительное сжатие (е < 0) в направлении .приложенного усилия, Cij - упругие константы кристалла.

Каждый из указанных тензоров может быть представлен в виде суммы тензора изотропной деформации и тензора чистого сдвига. Соотношение между гидростатической составляющей напряжения Оизотр, сдвиговой составляющей Осдв и напряжением сжатия Gem, равным усилию пресса, отнесенному к площади сжимаемого пакета, определяются выражениями:

I о 244

сж = Оизотр + Осдв» сдв = СГивотр 2с •

Используя оценки упругих констант из [98], находим для PbSe: стизотр 0,7 Осж, асдв-0,15 Осш; для РЬТе - Оизотр - 0,65 Осж,

OcRB 0,17 Gem-

На рис. 3.24 представлены относительные изменения удельного сопротивления р и коэффициента Холла R при 78 К в -и р-РЬ8е [246]. Если р в обоих типах образцов с давлением уменьшается, то знаки барических коэффициентов для R противоположны для п- и p-PbSe. Поскольку донорная иримесь - галоген, а акцепторная - сверхстехиометрический Se, при обсуждении экспериментальных данных исключается изменение степени ионизации примесей с давлением. Для интерпретации полученных зависимостей привлекаются известные представления об изменениях зонного спектра при механической деформации (рис. 3.25). Изотропное сжатие, не изменяя кубической симметрии кристал-



ла, приводит к сближению L-экстремумов зон проводимости и валентной, уменьшению эффективных масс у краев зон и значительному возрастанию подвижности. Сдвиговая деформация, создавая ромбоэдрическое искажение кристаллической структуры, приводит к расш,еплению вырожденных по энергии эллипсоидов. Как указывалось выше, в этом случае мы имеем дело с двумя группами носителей, принадлежащих соответственно эллипсоиду, расположенному вдоль оси [111] (ось сжатия), и трем остальным, вырожденным по энергии. Снабдив параметры первой группы носителей индексом 1, а второй - 3, коэффициент Холла R можно записать в виде

где «1= (.ЦьУКЦьУ (см- разд. 1.2); - концентрация носителей в основном эллипсоиде, Пз - в каждом из трех побочных, Aki и Ак - коэффициенты анизотропии в парциальных коэффициентах Холла: Ак = 1, Ак = 9К{К + 8)/{5К + 4), ии щ - подвижности соответственно в основном й трех побочных эллипсоидах в плоскости пленки.

Перераспределение носителей между теперь уже неэквивалентными экстремумами приводит к изменению R, во-первых, из-за изменения соотношения подвижностей (здесь следует учесть зависимости niiQ (Е), % {&) и разницу энергий Ферми двух групп носителей) и, во-вторых, из-за существенной разницы Ак и Лк,-Относительное влияние этих двух причин оказывается существенно неодинаковым для п- и /?-PbSe. В электронном материале,, согласно [248], сдвиговая деформация приводит к увеличению отношения njus а в дырочном - к уменьшению отношения Рх/рз (см. рис. 3.25). При значениях сдвиговой константы деформационного потенциала /)5=4,5эВ [248] и dg/dP х - 8-•10" эВ/бар (при. изотропном сжатии [98]) в образцах р-типа практически все дырки оказываются в трех эллипсоидах при деформации сжатия 83 х 1,5% для Ро 3-10 см~ и при 83 ж

3% для Ро см". В то же время для образцов -типа

{Du - 2,5 эВ [248]) полной перекачки электронов в один эллипсоид не происходит вплоть до самых высоких достигнутых в [246] сжатий (83 6%). Оценки изменений R с учетом изменений njus, эффективных масс, плотности состояний, подвижностей и т. п. дали результаты, близкие к экспериментальным для образцов -типа. Для р-типа согласие расчетов и эксперимента имело место до Осж - Ю кбар. При более высоких давлениях экспериментальные значения АД/Д были заметно выше. Это расхождение было объяснено тем, что при деформациях 83 г:: 3% ДОЛЖНО наступать перекрытие L-экстремумов зон проводимости и валентной, локализованных на разных осях типа <111> (см. рис. 3.25). Следует при этом указать, что если бы в эксперименте наряду со сдвиговой деформацией не реализова




Рис. 3.25. Схема движения экстремумов валентной зоны и зоны проводимости ют дефор1ации по оси [111]

Положение уровня химпотенциала соответствует концентрации п{1, 2) и р (3, 4) при значениях 5,5-Ю** (J), 2-10" (2), 3-10" (5) и 6-10" см-» (4) соответственно

Af./7f Bm/fCMK)


Рис. 3.26. Зависимость изменения коэффициента Холла от усилия сжатия в пленках РЬТе при = 1,5.1018 см-з (i), р = = 1-1018 {2) и 7.iOi8 см-з (5)

Рис. 3.27. Температурная зависимость удельной теплопроводности в пленках РЬТе (d-1,3 мкм)

кривые i-4 соответствуют номерам табл. 16

ЛОСЬ объемное сжатие, уменьшающее ширину запрещенной зоны, то перекрытие наблюдалось бы при существенно больших сдвиговых деформациях. Когда в образцах р-типа край зоны проводимости приближается к уровню химического потенциала, появляются неосновные носители, приводящие к дополнительному уменьшению /?. В образцах п-типа влияние перекрытия сказывается значительно слабее, поскольку в них перекачка электронов в один эллипсоид приводит к существенному росту химического потенциала (см. рис. 3.25). Лучше всего данные эксперимента и расчета для Д (Р) и р (Р) в обоих типах образцов согласуются при следующих значениях • деформационных потенциалов: 2,5 эВ, Dl X 3,5 эВ.

Изменение коэффициента Холла R с давлением в пленках теллурида свинца [247] (рис. 3.26) имеет тот же характер, что и для PbSe, и истолковывается в той же модели. Количественные расхождения, особенно значительные для материалов р-типа, обусловлены как различиями констант деформационного потенциала, так и тем обстоятельством, что в отсутствие деформации ширина запрещенной зоны в РЬТе больше, чем в PbSe. Перекрытие L-экстремумов, ответственное за появление неосновных но-



[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]

0.0014