Особенности компенсации легирующего действия донорных примесей вакансиями в Pb$_{0.093}$Sn$_{0.07}$Se

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


Аннотация: Исследовано явление самокомпенсации в узкозонном твердом растворе Pb$_{0.93}$Sn$_{0.07}$Se. Сделанные теоретические оценки показали, что, несмотря на малость ширины запрещенной зоны твердого раствора (${\sim0.1}$ эВ при 77 K), возможно наблюдение этого явления при легировании донорной примесью, причем должны наблюдаться сильная зависимость концентрации носителей тока от величины избытка селена в образцах с фиксированным содержанием примеси, смена типа проводимости («перекомпенсация») при больших избытках селена с типичными концентрациями дырок ${p\sim1\cdot10^{19}}$ см$^{-3}$, отсутствие точки полной компенсации на зависимости разности концентраций электронов и дырок от содержания примеси в образцах, находящихся вблизи границы области гомогенности.
Предсказания теории проверялись экспериментально в твердом растворе, легированном донорной примесью индия и избытком селена. Содержание индия ($N_{\text{In}}$) варьировалось в пределах 0.5$-$3 ат%, избытка селена $N_{\text{Se}}$ — от 0 до $2N_{\text{In}}$. Концентрация носителей тока определялась из данных по эффекту Холла при комнатной температуре.
Полученные экспериментальные данные находятся в качественном согласии с теоретическими оценками.