Электрлік қасиеттері. Электрлік өткізгіштігі.

Берілген барлық модельдердің жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) заряд ө ткізгіштігі ө те ү лкен температурада локальдық емес жағ дайда орындалады жә не кристалдық емес жартылай ө ткізгіштер мынадай ұ ғ ымда сипатталады:

(13.3)

Локальдық кү й аумағ ында заряд тасушылардың кө шуі термиялық активті секірмелер жолымен жү зеге асады жә не мынадай тә уелділікпен сипатталады:

(13.4)

м/ғ ы: секірменің активация энергиясы, локальдық кү й тығ ыздығ ындағ ы қ ұ йрық шетінің энергиясы (сә йкесінше Мотт моделімен).

Одан басқ а секірмелі тасымалдаушының кө шуі Ферми дең гейіне жақ ын локальды кү йде жү зеге асады. Бұ л жағ дайда ө ткізгіштік мына қ атынаспен сипатталады:

(13.5)

мұ ндағ ы: Т→ ∞ ұ мтылғ андағ ы ө ткізгіштер;

Тө менгі температурада жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) ө ткізгіштігі Мотт заң ымен сипатталады:

(13.6)

мұ ндағ ы: А, В- тұ рақ ты ө лшемдер.

13.4-суретте келтірілген заряд тасымалдаушылардың кө шу механизмі ескерілгендегі ө ткізгіштіктің температуралық тә уелділігі келтірілген. Экспонента алдындағ ы С кө бейткішіне назар аударайық, яғ ни Т→ ∞ ұ мтылғ анда ө ткізгішке жалпылама ө рнекте

(13.7)

13.4-сурет. Жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) ө ткізгіштігінің температурағ а тә уелділігі (11.3-11.6).

Мотт бойынша, мынадай мә нде С~ ө ткізгіштік локальдық емес кү йде жү зеге асады, локальдық кү йде – келесі мә нде С~10 , ал С~ ө ткізгіштік Ферми дең гейіне жақ ын орналасады.

13.5-суретте ә р тү рлі жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) -дар ү шін ө ткізгіштің температурағ а тә уелділігі кө рсетілген. 11.7-суретте 1 Т→ 0 жоғ арғ ы температуралық аймақ та С-ң интервалындағ ы мә ндері сә йкес келетіні кө рініп тұ р, яғ ни Моттқ а сә йкес температураның бұ л аймағ ында ө ткізгіштік заряд тасымалдаушылардың делокализация кү йіне дейін кө шуі арқ ылы жү реді.

13.5-сурет. Жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) ө ткізгіштігінің температурағ а тә уелділігі:

а- ү шін С ө лшемі мынадай ~10 , ол «қ ұ йрық» зонадағ ы локальдық кү йдегі заряд тасымалдаушылар кө шуінің секірмелі механизмін кө рсетеді. Активация энергиясының ө ткізгіштігі да кө бінесе жасалғ ан қ абық ша 0.3 эВ-тан 1.2 эВ интервал аралығ ында жатады жә не ол шамамен тыйым салынғ ан зонаның жарты оптикалық енін қ ұ райды.

Термо-ЭҚ Кті зерттеу барысында жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) қ ұ рылғ ан, тө мендеткіш кристалдық емес жартылай ө ткізгіштердің кө бі кемтіктік ө ткізгіштікке ие.

14-Дә ріс. Заряд тасымалдаушылардың дрейфтік қ озғ алысы

Жасалғ ан диэлектрдік қ ұ рылымның (ЖДҚ) -дағ ы заряд тасымалдаушылардың дрейфтік қ озғ алысы ұ шып ө ту уақ ыты аралығ ында ө тетін тең сіз заряд тасымалдаушылырдың ауыспалы фототокты зертеудегі Спира ә дісі бойынша анық талады, мұ ндағ ы жасалғ ан қ абық шада электронның μ _n жә не кемтіктің μ _р дрейфтік қ озғ алысын жеке жеке анық тауғ а болады, заряд тасымалдаушылардың аралық уақ ыты диэлектрлік релаксация уақ ытынын аз болады.Зерттелетін жасалғ ан қ ұ рылымның меншікті кедергісінің ү лкен мә ні (10⁷-10¹³Ом× см) мен Максвелдік релаксация уақ ыты τ _м, уақ ыт аралық ты t_np ө лшеу мына шарт аралығ ында ө теді t_np> RC, eN₀< V, мұ ндағ ы R жә не C ө лшегіш тізбекті қ ұ райтын барлық компоненттердің сә йкесінше кедергісі мен сыйымдылығ ы, V-ү лгідегі қ осымша кернеу мә ні, N₀-заряд тасымалдаушылардың концентрациясы. Заряд тасымалдаушылырдың дрейфтік қ озғ алысын ө лшуге арналғ ан қ ондырғ ының принципті сү лбесі (схема) 14a 1-суретте кө рсетілген. Сэндвич қ ұ рылымды ү лгіге жоғ арыдан тұ рақ ты кү лгін электрод немесе жағ дайғ а байланысты тікбұ рыш формалы импульсті кернеу қ олданылады. Кү лгін электрод тұ рғ ысынан тұ рақ ты кү шті жұ татын импульсті лазердің кө мегімен концентрациясы N₀ заряд тасымалдаушылардың жиынтығ ы қ ұ рылады.

14.1-сурет. Заряд тасымалдаушылардың дрейфтік қ озғ алысын зерттейтін қ ұ рылғ ының принципті сү лбесі

Бұ л ә діспен тартылатын (созылатын) ө рыстің полярлығ ының ө згеру жолымен электрондардың дрейфтік қ озғ алысы сияқ ты кемтіктердің де дрейфтік қ озғ алысын анық тауғ а болады.Заряд тасымалдаушыларды мына формуламен анық тайды:

мұ ндағ ы, d-электродтар аралығ ы, F-электр ө рісінің кернеулігі, t_np-заряд тасымалдаушылардың уақ ыт аралығ ы.

Нақ ты жағ дайда, жартылай ө ткізгіште зарядталғ ан орта немесе қ ұ рылым ақ аулары (деффект) жоқ болса, фото ток импульсі тікбұ рышты формағ а ие болады (14.2(а)-сурет). Шынында НДС-та уақ ыт аралығ ының t_np дисперсия орны бар жә не фототок импульсі қ ұ рылымсыз болып табылады(13.4(б)-сурет) Сондық тан заряд тасымалдаушыларының уақ ыт аралығ ы t_np графиктегі lgI-lgt тә уелділігіндегі излом нү ктесі бойынша анық талғ ан (14.2(в)-сурет).

а- нақ ты жағ дай, б, в- дисперстік ө ту(ауысу)

14.2-сурет Жасалғ ан қ абық шадағ ы заряд тасымалдаушылардың ауыспалы фототогы.

14.3-суретте қ ұ рылғ ының типтік блок-сү лбесі (схема) берілген. Созылғ ан ө рістің импульс ұ зақ тығ ы ә детте 1мс қ ұ райды. Синхронизацияны жә не лазердің импульсті осциллограф ұ ң ғ ысына жіберу, сонымен қ атар уақ ытты ұ стап тұ руды қ амтамасыз ету генератордың кө мегімен жү зеге асырылады.

Ауыспалы фототок есте сақ тағ ыш осциллографта тіркеледі.

14.3-сурет. Заряд тасымалдаушылардың дрейфтік қ озғ алысын анық тауғ а арналғ ан қ ұ рылғ ының блок-сү лбесі