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]

до смены знака на положительный для составов 612X02,4860,6 и Bi2Te2Se (см. рис. 3.34, б). Расчет параметра рассеяния в* рамках однозонной модели (см. разд. 1.4) дал значение г 1. Как указывалось в разд. 3.2, рост г можно приписать рассеянию на межблочных границах. Изменение параметра рассеяния по сравнению с характерным для этих составов в объемных кристаллах г О (рассеяние на акустических фононах) четко проявляется и в мелкозернистых пленках Bi2Te2,iSeo,9, напыленных на аморфную подложку.

Особенности электрофизических свойств пленок твердого раствора Bio,5Sbi,5Te3.

В [252, 259] представлены результаты исследований монокристаллических пленок р - BicsSbisTcg на слюде с набором концентраций ~ 5-10® ~-8-10® см~. Температурные зави-силости кинетических коэффициентов позволяют выделить две группы образцов. К первой группе относятся образцы с р

3-1019

а ко второй - образцы с р 3-10 см . Для

первой группы пленок в поведении кинетических эффектов не обнаружено никаких аномалий. Так, например, наблюдается постоянство R от гелиевых температур до Г;::200 К (рис. 3.35, а). При Т = 4,2 и 77 К для этой группы из зависимости р (В) рассчитан Холл-фактор (3.10) в предположении малого влияния макродефектов на сопротивление образцов (Oq принималась равной измеренному значению а). В табл. 17 показано, что величина А к слабо меняется с температурой, а ее среднее значение Ак 0,4 -г- 0,5 практически не отличается от Ак объемных монокристаллов [110].

Таблица 17.

Параметры зонной структуры и механизма рассеяния р-Bio,5Sbi5Te3 при различных Температурах в К

в пленках

см-3

0,5-

0,55

0,55

0,15

0,55

0,55

0,55

0,35

0,55

0,55

Значение т, рассчитанное из а, Q, Д, а для этой группы, также слабо меняется с температурой (100-200 К) и концентрацией. Расчет параметра рассеяния показал, что в интервале 100-200 К г 0. Температурная зависимость подвижности повторяет зависимость а (Г) при Г < 200 К (см: рис. 3.35, б). Если аппроксимировать ее степенным законом то при 100 <



< г < 250 s меняется от 1 до 1,5. Это характерно для рассеяния на акустических фононах. При более низкой температуре (Т <С <С 100 К), при которой наблюдается прекращение роста Ux, заметный вклад вносит рассеяние на дефектах.

При температурах Т > 200 К проявляются следующие особенности: уменьшение R (см. рис. 3.35, а), смена знака Q с отрицательного на положительный (см. рис. 3.35, в), насыщение а, а затем его уменьшение по абсолютной величине (см. рис. 3.35, г), характерные для начала собственной проводимости. В области смешанной проводимости выражения для кинетических коэффициентов описываются формулами (1.65), (1.74), (1.75).

В этом случае концентрация дырок определяется выражением

/? = Ро +

где Pq - концентрация дырок в примесной области.

Значения Ор при Т 200 К получены экстраполяцией холловской подвижности, подчиняющейся, как указывалось, закону Ux Это позволило из измеренных значений Rug при

Т 200 К рассчитать концентрацию и подвижность неосновных носителей, предполагая, что Ак Ак- Так, для образца

с рх 5-10 см~ при 400 К 7 = п/ро 0,05, а Ь = UxJxp ~ ;3.

При известных значениях р, т, Ор, из экспериментальных данных по а была выделена парциальная термо-ЭДС электронов и из совокупности (а, п) сделана оценка шап (при 400 К rridn 0,16 те).

Расчет &g выполнен по закону действующих масс

&g = kj In 4 {2пкоТ/кГ{тМрУМр1у (1 + у). (3.17)

При 400 К значение &g0,i7 эВ, что удовлетворительно согласуется с eg опт Для объемных монокристаллов [110]. Определение &g по температуре смены знака Q (см. разд. 1.4) (для образца с Рх 5-10 см~ Tq 200 К) дало более низкое значение 8*200 x0,14 эВ. Некоторое уменьшение Sg с понижением температуры (в объемных монокристаллах имеет место обратный эффект [110]) можно связать с увеличением механических напряжений в пленках при уменьшении температуры.

Увеличение концентрации дырок в пленках Bio,5Sbi,5Te3 {PxiO см") приводит к изменению характера температурных зависимостей кинетических коэффициентов. Так, в низкотемпературной области (Т <С 150 К) R растет с увеличением температуры (см. рис. 3.35, а), наблюдается замедленный рост а (Т) по сравнению с теоретической зависимостью, рассчитанной в предположении г = О, гпа = coilst (см. рис. 3.35, г). Более того, с увеличением температуры растет отрицательное значение Q по абсолютной величине при Т 200 К.

Для объяснения указанных особенностей авторы [252] предложили модель двух дырочных подзон. Расчет значения mw,



выполненный в рамках простой параболической зоны, в этом случае должен давать промежуточное значение между параметрами основного и отщепленного экстремума. Изменение (Т) для образцов с 10® см~ показано на рис. 3.35, д (расчет

та выполнен с точностью до Холл-фактора). Как видно из рис. 3.35, 9, та растет с увеличением температуры и концентрации, что свидетельствует о более высоком значении в отщепленном экстремуме по сравнению с основной зоной.

Рост R с температурой, связанный с перераспределением носителей между подзонами, показывает, что в исследованном интервале температур Сл > ат. Замедленный рост а (Г) и увеличение по модулю отрицательного по-видимому, связаны с межзонным рассеянием, для которого, когда уровень химиче-ско;о потенциала лежит вблизи отщепленного экстремума, характерно отрицательное значение г.

В [260] представлены результаты сравнения действия на а и а для пленок и объемных кристаллов различных видов деформаций, как сохраняющих симметрию кристаллической решетки, так и нарушающих ее. К первому типу деформации относятся гидростатическое и одноосное сжатия в направлении [0001], ко второму - одноосное растяжение в плоскости пленки.

На рис. 3.36 показаны зависимости а (Р) и а (Р) при гидростатическом и одноосном сжатии. Как видно из рис. 3.36, влияние деформации на пленки- и объемные кристаллы различное: для пленок наблюдается значительный рост а при небольшом изменении а, а для объемных кристаллов с увеличением давления а уменьшается, а а растет. По характеру зависимостей а (Р) и а (Р) оба эти вида деформаций не различаются как для объемных образцов, так и для пленок. Между тем очевидно, что для объемных кристаллов знаки деформации в направлении, перпендикулярном тройной оси, противоположны при всестороннем и одноосном сжатии. Отсюда следует, что основное действие оказывает деформация в направлении оси [0001]. Данные о влиянии одноосного растяжения в направлении, перпендикулярном тройной оси,*приведены в табл. 18.

Из таблицы видно, что, несмотря на сжатие в направлении [0001], влияние деформации на а носит иной характер, чем при

Таблица 18.

Характеристики пленок и объемных кристаллов твердого раствора BiosSbisTca в зависимости от одноосного растяжения Al/lo (в %)

Образец

Ла/ао

АО/о,

Образец

Да/ао

AO/Of,

Пленка

0,05

--0,2

-1,2

Объемные кристаллы

0,03

+0,1

-1,1

0,08

-0,4

~1,7

0,05

+0,2

-1,3

-0,6

-2,5



[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