Модель стационарной миграции свободных и прыгающих между акцепторами дырок в кристаллическом полупроводнике
https://doi.org/10.29235/1561-2430-2020-56-1-92-101
Аннотация
В диффузионно-дрейфовом приближении построена феноменологическая теория сосуществующих миграции дырок v-зоны и миграции дырок посредством прыжков с водородоподобных акцепторов в зарядовом состоянии (0) на акцепторы в зарядовом состоянии (−1). Рассматривается кристаллический полупроводник p-типа при постоянной температуре, к которому приложено внешнее стационарное электрическое поле. В линейном приближении впервые получены аналитические выражения для длины экранирования статического электрического поля и длины диффузии дырок v-зоны и дырок, квазилокализованных на акцепторах. Представленные соотношения как частные случаи содержат известные выражения. Показано, что прыжковая миграция дырок по акцепторам приводит к уменьшению и длины экранирования, и длины диффузии.
Ключевые слова
При поддержке: Работа поддержана программой «Физматтех» Республики Беларусь, Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований (грант № Ф19РМ-054), а также Рамочной программой Европейского союза по развитию научных исследований и технологий Horizon 2020 (грант № H2020-MSCA-RISE-2019-871284 SSHARE).
Об авторах
Н. А. Поклонский
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Поклонский Николай Александрович – доктор физико-математических наук, профессор
пр. Независимости, 4, 220030, г. МинскА. Н. Деревяго
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Деревяго Александр Николаевич – аспирант
пр. Независимости, 4, 220030, г. МинскС. А. Вырко
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Вырко Сергей Александрович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск
Список литературы
1. A diamond-based electrode for detection of neurochemicals in the human brain / K. E. Bennet [et al.] // Front. Hum. Neurosci. – 2016. – Vol. 10. – P. 102 (12 pp.). https://doi.org/10.3389/fnhum.2016.00102
2. Recent developments and advances in boron-doped diamond electrodes for electrochemical oxidation of organic pollutants / Y. He [et al.] // Sep. Purif. Technol. – 2019. – Vol. 212. – P. 802–821. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.11.056
3. Шлимак, И. С. Нейтронное трансмутационное легирование полупроводников: наука и приложения / И. С. Шли мак // Физика твердого тела. – 1999. – Т. 41, № 5. – С. 794–798.
4. Ng, K. K. Complete guide to semiconductor devices / K. K. Ng. – New York: Wiley, 2002. – xxiv+740 p. https://doi.org/10.1002/9781118014769
5. Transition temperature from band to hopping direct current conduction in crystalline semiconductors with hydrogen- like impurities: Heat versus Coulomb attraction / N. A. Poklonski [et al.] // J. Appl. Phys. – 2011. – Vol. 110, № 12. – P. 123702 (7 p.). https://doi.org/10.1063/1.3667287
6. Ionization equilibrium at the transition from valence-band to acceptor-band migration of holes in boron-doped diamond / N. A. Poklonski [et al.] // J. Appl. Phys. – 2016. – Vol. 119, № 24. – P. 245701 (10 p.). https://doi.org/10.1063/1.4954281
7. Васильев, Б. В. Теорема вириала и некоторые свойства электронного газа в металлах / Б. В. Васильев, В. Л. Лю- бошиц // Успехи физ. наук. – 1994. – Т. 164, № 4. – С. 367–374. https://doi.org/10.3367/UFNr.0164.199404f.0367
8. Borst, T. H. Boron-doped homoepitaxial diamond layers: Fabrication, characterization, and electronic applications / T. H. Borst, O. Weis // Phys. Status Solidi A. – 1996. – Vol. 154, № 1. – P. 423–444. https://doi.org/10.1002/pssa.2211540130
9. Metal-insulator transition and superconductivity in boron-doped diamond / T. Klein [et al.] // Phys. Rev. B. – 2007. – Vol. 75, № 16. – P. 165313 (7 p.). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.165313
10. Zabrodskii, A. G. Coulomb gap and the metal–insulator transition / A. G. Zabrodskii, A. G. Andreev, S. V. Egorov // Phys. Status Solidi B. – 1998. – Vol. 205, № 1. – P. 61–68. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3951(199801)205:1<61::AID-PSSB61>3.0.CO;2-S
11. Поклонский, Н. А. Модель прыжковой и зонной фотопроводимости на постоянном токе в легированных кри- сталлах / Н. А. Поклонский, С. Ю. Лопатин // Физика твердого тела. – 2000. – Т. 42, № 2. – С. 218–223.
12. Поклонский, Н. А. Экранирование электростатического поля в ковалентных кристаллах с точечными дефек- тами / Н. А. Поклонский // Изв. вузов. Физика. – 1984. – Т. 27, № 11. – С. 41–43.
13. Poklonski, N. A. Screening of electrostatic fields in crystalline semiconductors by electrons hopping over defects / N. A. Poklonski, V. F. Stelmakh // Phys. Status Solidi B. – 1983. – Vol. 117, № 1. – P. 93–99. https://doi.org/10.1002/pssb.2221170109
14. Seeger, K. Semiconductor physics. An introduction / K. Seeger. – Berlin: Springer, 2004. – x+537 p.
15. Ансельм, А. И. Введение в теорию полупроводников / А. И. Ансельм. – М.: Наука, 1978. – 616 с.
16. Drift-diffusion model of hole migration in diamond crystals via states of valence and acceptor bands / N. A. Poklonski [et al.] // J. Phys. Commun. – 2018. – Vol. 2, № 1. – P. 015013 (14 p.). https://doi.org/10.1088/2399-6528/aa8e26
17. Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1977. – 832 с.
18. Поклонский, Н. А. Дрейф и диффузия электронов по двухуровневым (трехзарядным) точечным дефек- там в кристаллических полупроводниках / Н. А. Поклонский, А. И. Ковалев, С. А. Вырко // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2014. – Т. 58, № 3. – С. 37–43.
19. Дебай, П. К теории электролитов / П. Дебай, Э. Хюккель // Избр. тр. / П. Дебай. – Л.: Наука, 1987. – С. 163–202.
20. Грундман, М. Основы физики полупроводников. Нанофизика и технические приложения / М. Грундман. – М.: Физматлит, 2012. – 778 с.
21. Киреев, П. С. Физика полупроводников / П. С. Киреев. – М.: Высш. шк., 1975. – 584 с.
22. Смит, Р. Полупроводники / Р. Смит. – М.: Мир, 1982. – 560 с.
23. Hamaguchi, C. Basic semiconductor physics / C. Hamaguchi. – Berlin: Springer, 2017. – xxii+710 p.
24. Абакумов, В. Н. Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках / В. Н. Абакумов, В. И. Перель, И. Н. Яссиевич. – СПб.: Петерб. ин-т ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН, 1997. – 376 с.
25. Manifacier, J. C. The concept of screening length in lifetime and relaxation semiconductors / J. C. Manifacier, H. K. Henisch // J. Phys. Chem. Solids. – 1980. – Vol. 41, № 11. – P. 1285–1288. https://doi.org/10.1016/0022-3697(80)90166-3
Рецензия
Просмотров: 2522
Послать статью по эл. почте 