Аннотация:
Разработана квазиклассическая модель расчета электрической проводимости на постоянном токе в кристаллических полупроводниках c водородоподобными примесями при переходе от зонной проводимости к прыжковой проводимости по примесям с понижением температуры. Этот переход от минимальной зонной проводимости к максимальной прыжковой проводимости по примесям имеет вид характерного “излома” на температурной зависимости электросопротивления. Идея расчета состоит в предварительном определении температуры $T_j$ перехода при использовании стандартного подхода в рамках двухзонной модели. Учтен сдвиг потолка $v$-зоны (дна $c$-зоны) в глубь запрещенной зоны из-за формирования квазинепрерывной полосы разрешенных значений энергии из возбужденных состояний акцепторов (доноров). Это приводит к уменьшению величины термической энергии ионизации основных мелких примесей за счет уменьшения максимального радиуса локализации дырки на акцепторе (электрона на доноре) при увеличении концентрации примесей. Вычислены соответствующие температуре $T_j$ величины максимальной наблюдаемой прыжковой электропроводности и дрейфовой прыжковой подвижности. Численный расчет в рамках предложенной модели согласуется с известными экспериментальными данными по электрической проводимости и коэффициенту Холла умеренно компенсированных кристаллов $p$-Ge, легированных путем нейтронной трансмутации, и специально не компенсированных металлургически легированных кристаллов $n$-Ge, а также $n$- и $p$-Si на изоляторной стороне концентрационного фазового перехода Мотта изолятор–металл.
Ключевые слова:
объемные кристаллы германия и кремния; водородоподобные акцепторы и доноры; дырки, электроны; зонное и прыжковое движение носителей заряда.
Поступила в редакцию: 10.08.2022 Исправленный вариант: 15.09.2022 Принята в печать: 25.10.2022
Полный текст:
PDF файл (215 kB)