книги из ГПНТБ / Мотт, Н. Электронные процессы в некристаллических веществах

370 Глава 9

Исследования дрейфовой подвижности в аморфном As2 Se3 были выполнены Оуэном н Робертсоиом [398], Коломнйцем и Лебедевым [285] и Табаком [488]. В отличие от хорошо разрешаемого перено­ са, например, в аморфном Se перенос дырок в аморфном As2 Se3 характеризуется статистическим размытием времен переноса, аналогичным тому, который наблюдается в As 2 S 3 , а также в Se при низких температурах (см. гл. 10). Если «эффективную» под­ вижность определять по минимальному времени переноса, то она

Ф и г . 9.25. Температурная и частотная зависимости проводимости в аморф­

Пунктирные линии на правом графике получены при вычитании из полной проводимо ­ сти составляющей, измеренной на постоянном токе .

изменяется экспоненциально с энергией активации, примерно равной 0,5 эВ. Способ интерпретации не ясен. При условии хоро­ шо разрешаемого переноса энергию активации, связанную с дрей­ фовой подвижностью, можно рассматривать как интервал энер­ гий, занятый локализованными состояниями, у края разрешенной зоны (7.4.3). Однако в случае интервала порядка 0,5 эВ проводи­

бертсоиом [398], а также Ивкиным и Коломийцем [258]. Результа­ ты последних авторов показаны на фиг. 9.25 (см. также фиг. 7.18).

активации проводимости уменьшается от 1 до 0,9 эВ. Дальней­ шее добавление As не влияет на энергию активации, которая оста­ ется равной 0,9 + 0,04 эВ для всех составов, лежащих справа от As2 Se3 вплоть до границы стеклообразования. Однако значение проводимости, соответствующее комнатной температуре, при пере­ ходе от As 1 0 Se 9 0 к As2 Se3 возрастает в 104 раз. Эдмонд [149] (см. табл. 9.2) обнаружил, что максимальная проводимость наблюдает­ ся при стехиометрическом содержании компонентов. Эти резуль­

и что с увеличением концентрации As величина С быстро увели­ чивается, достигая в As2 Se3 значения ~ 103 —104 О м - 1 - с м - 1 . Повидимому, существует интересная взаимосвязь между поведением величины С п изменением структуры стекла, о котором свидетель­

волноводную линию, определили коэффициент поглощения в ин­ тервале частот 1—6 -10° Гц, т. е. в той области, которая не охваты­ вается измерениями проводимости на переменном токе и опти­ ческих свойств в инфракрасной области спектра.

9 . 5 . ТРИТЕЛЛУРИД МЫШЬЯКА A s 2 T e 3

В отличие от A s 2 S 3 и As2 Se3 , A s 2 T e 3 не удается получить в виде стекла при охлаждении расплава, за исключением того случая, когда используется техника очень быстрой закалки. Наиболее удобным методом получения A s 2 T e 3 в стеклообразном состоянии является вакуумное испарение слитков, получаемых при реак­ ции составных элементов в запаянных кварцевых ампулах, и оса­ ждение на подложки, охлажденные жидким азотом [536]. При

натной температуре, определенный Рокстадом [436], показан на

фотонов спектральная зависимость коэффициента поглощения удовлетворяет соотношению ah со = 5,4-105 (коз — 0,82)2 (фиг. 7.32). Как обнаружили Вайзер и Бродский, в исследованных ими плен-

Вайзер и Бродский исследовали также температурную зависи­ мость поглощения в области а > 10* с м - 1 . Их результаты пред­ ставлены в виде зависимостей 1па от ha (фиг. 9.27, а) и (aha)1/2 от ha фиг. 9.27, б). Температурный коэффициент оптической ширины

/0в

а

10*

Ф n r . 9.27. Температурные изменения края оптического поглощения в аморф­ ном A s 2 T e 3 , представленного в виде различных зависимостей от частоты падающего света [536].

а — I n а от Яш; б — ( а й с о ) 1 ^ от ha.

H a вставке показана температурная зависимость отрезков, отсекаемых прямыми на оси На.

в соответствии с данными Вайзера и Бродского в интервале темпе­

ходит кристаллизация стекла, которая сопровождается резким увеличеиием проводимости примерно на пять порядков величины.

Учтя температурный коэффициент оптической ширины запре­ щенной зоны, мы можем оценить энергию активации проводимости при комнатной температуре: Е = 0,4 — 1 / 2 В X 300 = 0,325 эВ. Таким образом, как и для A s 2 S 3 и As2 Se3 , 2 Е меньше оптической

[109].

для трех значений приложенного напряжения для одной из пле­ нок показаны на фиг. 9.28. Энергия активации в случае этой плен­ ки (толщина которой значительно больше толщины слоев, исполь­ зовавшихся в опытах Вайзера и Бродского) равна 0,46 эВ. При температурах ниже 220 К и при полях выше 2-104 В - с м - 1 наблю­ дается вторая энергия активации, равная 0,25 эВ. Возможно, это

соответствует переходу к проводимости по локализованным состоя­ ниям, лежащим вблизи края валентной зоны. В таком случае из их результатов следует (см. 7.4), что энергетический интервал, занятый локализованными состояниями, равен 0,21 эВ минус некоторый вклад в энергию активации 0,25 эВ, связанный с энер­ гией активации перескока. Хотя данные представлены в виде температурной зависимости обратного сопротивления, изменение отрезков, отсекаемых температурными характеристиками на оси

/0-

ординат, в 104 раз вполне разумно для предполагаемого механизма проводимости. В низкотемпературной области и при высоких полях Кройтору и др. обнаружили нелинейное поведение вольтамперных характеристик; получена зависимость вида / ~ У2 /^3 , которая ожидается в случае проводимости, ограниченной объем­ ным зарядом.

Используя значение С (отрезок на оси ординат, отсекаемый температурной характеристикой проводимости), полученное Вайзером и Бродским, и значение В, определенное из оптических данных, можнооценить величину а0 для As 2 Te 3 : а0 ~ 600 ехр (В/2А;) « 33 О м - 1 ' С м - 1 . Это значение несколько ниже того, которое можно ожидать в случае проводимости по нелокализованным сос­ тояниям, но существенно выше того, которое должно иметь место в случае перескоковой проводимости.

Относительно фотопроводимости в аморфном A s 2 T e 3 сообщали Вайзер и Бродский. Они нашли, что в области комнатной темпера­ туры при энергии падающих фотонов 1,08 эВ и потоке 6,5 X

ленная составляющая), эти авторы установили, что нижний пре­

Результаты показаны на фиг. 9 . 2 9 . Поведение проводимости в об­

в соответствии с уравнением ( 7 . 7 ) плотность состояний на'уровие

натной температуре в зависимости от состава показано на фиг. 9 . 3 0 . Результаты многих исследователей хорошо согласуются друг с другом. В этой смешанной системе величина С не зависит от сос­ тава, в чем можно убедиться, приняв значение С равным 1 0 2 , 1 0 3 или 1 0 4 О м - 1 - с м - 1 и вычислив изменение Е в зависимости от состава (см. также фиг. 9 . 2 ) . Возможно, что теллур изоморфно замещает селен и не приводит к значительным изменениям структуры ближ­ него порядка. Дальнейшее подтверждение этого вывода было получено при измерении теплопроводности, которая, по данным Уфофа и Хили [ 5 1 4 ] , во всем диапазоне составов остается равной

г ) Изменение теплопроводности и ее температурной зависимости в стекло­ образном A s 2 S e 3 при добавлении в пего Ge, Ag и Си было исследовано Штоурачем, Коломийцем и Шило [1023], Коломийцем, Шило, Штоурачом, Музилом и Штрба [948].i— Прим. перев.

Однако мы не будем обсуждать эти результаты. Изменение термо- э.д.с. с температурой в As2 SeTe2 (т. е. в As2 Se3 -2As2 Te3 ) и As2 Se2 Te (т. е. в 2 As 2 Se 3 - As 2 Te 3 ) в жидком состоянии дает энергии актива­ ции близкие, но несколько более высокие, чем те, которые наблю­ даются в температурной зависимости проводимости (см. фиг. 7.20' и табл. 7.2).

Края оптического поглощения в As2 SeTe2 и As2 Se2 Te были ( исследованы Эдмондом [148], а в As4 Se3 Te3 Рокстадом [436] (см.

Ф и г . 9 . 3 0 . И з м е н е н и е э н е р г и и а к т и в а ц и и п р о в о д и м о с т и и п р о в о д и м о с т ь п р и к о м н а т н о й т е м п е р а т у р е в с и с т е м е A s 2 S e 3 — A s 2 T e 3 .

О — данные работы [514]; • — [522]; х — [ 5 3 6 ] ; 0—[436]; • — [ 1 4 9 ] ; Д — [ 3 4 2 ] ; 0 — [ 1 0 9 ] .

фиг. 7.24). Сдвиг края поглощения с составом можно коррелиро­ вать с изменением Е, показанным на фиг. 9.30.

Первое опубликованное сообщение о рекомбинационном излу­ чении в аморфном полупроводнике (нелегированном) принадлежит

лось ультрафиолетовым излучением, и образец находился при температуре жидкого азота. Энергия небольшого пика излучения при 1,16 эВ близка к величине щели подвижности, ожидаемой при 77 К, а большой пик при 0,67 эВ, вероятно, обусловлен рекомби­ нацией через уровни, лежащие вблизи середины запрещенной зоны. Аналогичные исследования, выполненные Коломийцем и др. [291] в аморфных A s 2 S 3 и As2 Se3 , были описаны в настоящей гла­ ве ранее.

Эксперименты по детальному исследованию фотопроводимости в пленках As2 Se3 -2 A s 2 T e 3 были выполнены Вайзером и др. [536]. Эти результаты обсуждаются в 7.5.

9.6.2. СИСТЕМА A s 2 S 3 — A s 2 S e 3

Об измерениях электрических и оптических свойств образцов этой смешанной системы, а также образцов произвольного состава в тройной системе As — Se — S сообщали Байдаков, Борисова и Ипатьева [38], Фелти и Майерс (частное сообщение), Фелти,

добавление A s 2 S 3 к As2 Se3 увеличивает сопротивление при комнат­ ной температуре значительно сильнее, чем можно было ожидать пз относительно слабого изменения энергии активации проводи­ мости. Такое поведение можно объяснить изменением величины С, которое показано на фиг. 9.2. Мы предполагаем, что проводи­ мость A s 2 S 3 вблизи комнатной температуры осуществляется по­ средством перескоков по локализованным состояниям у края

тивления стекол нескольких составов с данными, полученными на поликристаллических материалах. Значения наклонов этих кри­ вых (Е) и предэкспоненциальных множителей (С) показаны на фиг. 9.32. Там же приводятся данные, полученные Эдмондом [149]

края поглощения с составом соответствует изменению Е. Прибли-