Электрондардың энергетикалық спектрі және қоспаның ықпалы.

Нағ ыз кристаллдық торда электрондардың энергетикалық спектрі зоналық қ ұ рылымғ а ие жә не онда тыйым салынғ ан зонамен ажыратылғ ан рұ қ сат етілген зоналар бар.

а- кристалдық кү йдегі; б-аморфты кү йдегі; в-Коуен-Фрицше-Овшинский моделі; г- Дэвис жә не Мотт моделі; д- Маршалл жә не Оуэн моделі

12.1- Электрондардың энергетикалық спектрлерінің моделі.

Шынытә різдес жартылайө ткізгіштердің оптикалық жә не электрлік қ асиеті ұ қ сас, бұ дан шығ атыны, электроның ретсіз қ ұ рылымдағ ы кө рінісінің кристаллдағ ы кө рінісінен айырмашылығ ының жоқ тығ ын кө птеген эксперимент зерттеулерінің нә тижелері кө рсеткен. Осындай факторғ а негізделе отырып, Иоффе мен Регель электрондардың энергетикалық спектрінің зоналық қ ұ рылымын, атомдық жү йеде, алыс емес жақ ын ретпен анық талатындығ ын болжағ ан. Бұ л дегеніміз, кристаллдық кү йден кристаллдық емес кү йге ө ткенде элекрондық энергетикалық спектрінің зоналық қ ұ рылымы айтарлық тай ө згермеуі керек.

Аморфты қ атты денелердегі алыс реттіліктің болмауы зоналар шетінің комескілігіне жә не кү й тығ ыздығ ына қ ұ йрық тың пайда болуына ә кеп соғ ады(12.1 сурет). Андерсонның электрондардың локализациясы принципі бойынша, зоналар қ ұ йрығ ындағ ы кү й локалданғ ан, яғ ни, қ ақ пан болып табылады. Бұ л локалданғ ан кү й ү здіксіз зонаның астынан E_v жә не E_e шеті энергиялары бойымен таралады. Бұ л қ озғ алғ ыштық табалдырығ ы деп аталады жә не мұ нда кү йлер делокалданғ ан болады. Делокалданғ ан заряд тасымалдаушының қ озғ алғ ыштығ ынан, локалданғ ан заряд тасымалдаушының қ озғ алғ ыштығ ы кө п есе аз болады жә не критикалық энергияларда заряд тасушының қ оғ алғ ыштығ ы шексіз аз мә ннен шекті мә нге дейін ө згереді. Сол себептен кристаллдық емес жартылайө ткізгіш қ озғ алғ ыштығ ының саң лауымен сипатталуы мү мкін жә не (E_c-E_v) анық талады.

Кристаллдық емес жартылай ө ткізгіштегі қ ұ йрық тарының локалданғ ан электрондық кү йін ө ткізгіш зоналарда бар екені кө птеген зерттеушілер айтқ ан болатын. Мотт, Коуэн, Фрицше жә не Овшински теорияны қ орыта отырып, кейбір КЕДО-да электронның кү йінің тығ ыздығ ы 12.1(в) суреттей болады деп болжан.

Осы модель бойынша (осы модельді тапқ ан адам атымен аталғ ан-КФО), КЕДО-ң зонадағ ы кү й тығ ыздығ ының қ ұ йрығ ы қ озғ алғ ыштық саң ылауы арқ ылы толығ ымен ө теді жә не оны центрінде жауып қ алады да, бұ л Ферми дең гейінің нығ аюына ә кеп соғ ады. Кө п жылдар бойы бұ л модель негізгі болып саналып келеді, бірақ оның авторлары бұ л модельдің кө пкомпонентті халькогенидті шыны ү шін орындалғ аны дұ рыс деп санады.

Соң ғ ы кезде, ө ріс эффектісін оқ ып ү йрену нә тижесінде секірмелі ө ткізгіштік жә не фотоө ткізгіштің экспериментальды дә лә лдеушілерінің саны кө бейіп келеді, НДС-тегі тасымалдаушы тасымалдануы локаьдық емес кү ймен анық талады, ол Ферми дең гейінен немесе соғ ан жақ ын жерден табылады. Мысалы, As₂Te₃; жә не шыны қ ұ рамды Si Te As Ge-де ұ сақ центрлік қ армау.

0.13 эВ немесе 0.22 эВ тө мен Ферми дең гейінде жатады. Маршалл мен Оуэн (12.1д)-суретте кө рсетілген, шыныларды ө ріс эффектісін тү сіндіретін модель ұ сынды. Бұ л модельдегі Ферми дең гейінің кү й тығ ыздығ ы нө лге тең, бірақ оның айналасында дискретті дең гейлер болады, ол-Ферми дең гейінің орналасуын анық тайды. Кейбір зерттеулер зонадағ ы локальденген кү йдің ө туін тү сіндірмейді, бірақ экспериментальді нә тижелер негізінде, олардың айтарлық тайлылығ ымен анық талғ ан тығ ыздығ ын есте ұ стау керек.

Кристаллдық емес жартылай ө ткізгішті фииканың негізгі мә селесі – қ асиеттер мен қ ұ рылымдары арасындағ ы корреляцияны жә не осы қ асиеттерді анық тау мү мкіндігі болып шыны синтезі процесіне ендірілген олардың электрлік қ асиетіне қ оспаның ә сері аз деп санауғ а болатындығ ында. Мысалы, активті кристаллда As₂Se₃∙ 2As₂Te₃ жә не осы қ ұ рамды активті емес шынығ а жә не сынуы жоқ шынының ө ткізгіштігінің температурадан тә уелділігінен қ оспалық ө кізгізгіштігі сипатталады.

Бұ л фактінің теориялық негізі Губановтың жұ мыстарында берілген. Губановтың болжауымен, кристалдық емес жартылай ө ткізгіштердегі қ оспалы ө ткізгіштің болиауынан, тыйым салынғ ан зонада жоғ ары концентрациялы локальденген дең гейлер айтарлық тай болады, олар электрондар мен кемтіктерді тартып алып, қ оспаның доноры мен акцепторын нейтральдейді.

Кейін қ оспалы атомдар шынытектес мышьяк селенидінде Sn, Au, Pt жә не Fe Моттың айтқ аны Мессбауер спектроскопия ә дісімен экперименталды тү рде дә лелденген болатын.

Ag жә не Cu сияқ ты легирленген қ оспалы металдардың синтез процесі КЕДО ө ткізгіштігінің артуына алып келеді, ал шыны ө ткізгіштігінің ө згеруі енгізілген қ оспаның концентрациясына байланысты болады ~0.1 атм %. Мұ ндай концентрацияғ а не қ оспасы легирлеу кезінде шыныда қ атты ерітінділі немесе ионды ө ткізгіштігі бар жаң а фаза пайда болуы мү мкін. Мысалы, As₂Se₃ легирленген кү місте.

Электродиффузия, фотодиффузия немесе тозаң дату арқ ылы тө менгі температурада қ оспағ а ендірілген КЕДО-ң қ абыршақ ты ү лгілері сол қ оспағ а ө те сезімтал екендігі байқ алды. 0.01-0.02 ат % Ag-ң шынытектес As₂Se₃-ке электродиффузия ә дісімен ендірілуі оның ө ткізгіштігінің бірнеше ретке ө суін кө рсетеді.

Қ оспаның КЕДО қ абыршақ тарына ә сер ету механизмі осы кү нге дейін белгісіз, бірақ ә ртү лі жолмен ендірілген қ оспалар шыны дефектілерін компенсациялайды, сол арқ ылы НП қ абыршақ тар ө ткізгіштігін ө згерте алады.

Сонымен кристалды емес жартылай ө ткізгішке қ оспаның ә сер етуі қ оспаның ендірілуіне байланысты болады.