Особенности механизма самокомпенсации легирующего действия примеси хлора в PbSe

С. А. Немов, М. К. Житинская, В. И. Прошин


Аннотация: Подробно исследовано явление самокомпенсации в PbSe, легированном хлором и избытком селена. Содержание хлора $N_{\text{Cl}}$ варьировалось в пределах $0.1-1.5$ ат%, избытка селена $N_{\text{Se}}$ — от 0 до $2N_{\text{Cl}}$. Концентрация носителей тока определялась из данных по эффекту Холла при комнатной температуре.
Установлено, что в системе PbSe$\langle$Cl, Se$_{\text{изб}}\rangle$ имеет место ярко выраженное явление самокомпенсации, характеризующееся пологой зависимостью разности концентраций электронов и дырок $(n-p)$ в максимально компенсированных образцах от количества введенной примеси Cl с типичными значениями концентрации носителей тока $n$, $p\approx (2\div 5)\cdot 10^{17}$ см$^{-3}$. Анализ полученных результатов свидетельствует о сложном механизме компенсации легирующего действия примеси хлора. Оказывается, что компенсация донорного действия хлора только двукратно заряженными вакансиями свинца не может объяснить экспериментальные данные. Необходим учет процесса комплексообразования. Согласия расчетов с экспериментальной зависимостью $n-p=f(N_{\text{Cl}})$ удается достичь при учете обоих механизмов компенсации, причем энергия связи комплексов типа ион примеси$-$вакансия свинца оказывается приблизительно равной 0.35 эВ.