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

380 Глава 9

зительно экспоненциальные края эти авторы предпочли разделить на 2 прямые линии, подчиняющиеся соотношению а ~ (/но—Ей )% , и на основании этого сделали вывод о наличии непрямых перехо­ дов с участием фононов. Если же за оптические ширины зон при­

Аморфные слои GeTe можно получить методом вакуумного испарения или распыления с осаждением на подложки, темпера­ тура которых ниже 50° С. При более высокой температуре подло­ жек получающиеся слои являются либо поликристаллическими с ромбоэдрической структурой или же со структурой типа NaCl, либо представляют собой смесь двух фаз. Несмотря на то что при 600° С пары в основном состоят из GeTe, чтобы избежать избыт­ ка Те в слоях, вероятно, следует использовать материал, обога­ щенный германием.

Структурные исследования аморфных слоев Ge^jTei-^ были проведены Беттсом, Биненштоком и Овшинским [52], которые, исходя из кривой радиального распределения, полученной по данным дифракции рентгеновских лучей, нашли, что расстояние между ближайшими соседями в первой и второй координацион­ ных сферах равны 2,7 и 4,2 А. Отсутствие пика, соответствующего расстоянию между атомами, равному ЗА, наводит на мысль о том, что локальная координация в аморфном и кристаллическом мате­ риалах различна. Эти результаты совместно с данными, получен­ ными Сентурия, Хьюсом и Адлером [453] при исследовании ядер­ ного магнитного резонанса, обсуждались Адлером, Коэном, Фагеном и Томпсоном [7]. Эти авторы предложили, модель связей в GeTe, в которой все валентности насыщены (см. фиг. 2.15, е). Структура GeTe была исследована также Чопрой и Болом [94] (см., кроме того, [138]).

Края оптического поглощения в аморфном и кристаллическом GeTe при комнатной температуре, по данным Бола и Чопры [36], приведены на фиг. 9.33. Хотя большого различия в положении двух краев нет, однако в действительности кристаллический GeTe является полупроводником с малой шириной запрещенной зоны (-^0,3 эВ), но край его смещен в сторону больших энергий вследствие большого сдвига Бурштейна. Край поглощения в ело-

ях характеризуется наличием обычного экспоненциального «хво­ ста», однако наклон его Г 15 э В - 1 меньше тех значений, которые получены для большинства других материалов (см. табл. 7.4).

Ф и г. 9.33. Края оптического поглощения в кристаллическом (1) и аморф­ ном (2) GeTe [36].

Тсу и др. нашли, что край поглощения в этом материале является еще более пологим (Г т 13 эВ""1 ). Обе группы авторов отмечают, что выше экспоненциального края изменение коэффициента погло­

уменьшение сопротивления вблизи 400 К соответствует необратимо­

сти от электрического поля в аморфном GeTe было проведено Стайлесом, Чанром, Исаки и Тсу [475].

полупроводников, состоящих из нескольких элементов, поскольку такие материалы представляют интерес с практической точки зрения. Однако в связи с тем, что классификация монокомпонент­ ных стекол является затруднительной, а свойства их аналогичны свойствам стекол более простых систем, мы остановимся лишь на некоторых данных. Большое количество статей о свойствах материалов, обладающих пороговым переключением и эффектом памяти под действием сильного электрического поля, собрано в Трудах Симпозиума по полупроводниковым эффектам в аморф­

к которому в количестве до 20 % добавляются один или несколько элементов Ge, Si, S, Р. В частности, Фаген и Фрицше [165, 1661 сообщали об оптических и электрических свойствах объемных

» 0,45 эВ. Малое значение С (л; 102 О м - 1 - с м - 1 ) и наличие слабого изгиба на графике зависимости In а от ИТ наводят на мысль, что проводимость осуществляется перескоками по локализованным состояниям. В таких сплавах, обладающих наряду со структурным беспорядком беспорядком по химическому составу, области лока­ лизованных состояний у краев зон являются более протяжен­ ными, чем в элементарных аморфных полупроводниках или бинар­ ных системах. Края оптического поглощения в упомянутом выше составе и в других аналогичных материалах показаны на фиг. 7.33. Выше экспоненциального «хвоста» поглощения спектральная зависимость коэффициента поглощения удовлетворяет соотноше­ нию айсо ~ (hсо — Е0)? с s — 3 в отличие от более привычного значения s = 2. Кроме того, значение коэффициента поглощения при энергии фотонов, соответствующей удвоенной энергии актива­ ции для проводимости (2 Е), меньше, чем в большинстве других аморфных материалов. Эти наблюдения снова заставляют думать, что в многокомпонентных стеклах плотность состояний и степень локализации несколько отличны от случая простых систем. Тем

проводимость на переменном токе, эффект Холла и т. д., аналоги­ чны описанным для других материалов.

Оказывается, что стекла, содержащие Т1, также имеют свои специфические свойства. Мы упомянем здесь о температурной за­ висимости проводимости в жидком состоянии, полученной Эдмондом [149] и показанной на фиг. 7.20. При повышении температу-

Частота, Гц

Волновое число, см

Ф n j r . 9.35. Частотная зависимость проводимости (оптического поглощения) в стекле состава T l 2 S e - A s 2 T e 3 [54].

ры энергия активации проводимости уменьшается — особен­ ность, проявляемая другими материалами только при приближе­ нии к проводимости металлического типа порядка 103 Ом- 1 1 - с м - 1 .

Частотная зависимость проводимости в T l 2 S e - A s 2 T e 3 в широ­ ком интервале частот (оптическое поглощение), исследованная

крайней мере до частоты 101 0 Гц. Это может быть объяснено тем, что любой вклад перескоковой проводимости маскируется высо­ кой проводимостью на постоянном токе, характерной для этого материала. Выше фононного спектра, но ниже края основного поглощения наблюдается другая область, в которой проводимость не зависит от частоты. Бишоп и др. на основании того, что тем­ пературная зависимость поглощения в этой области характери­ зуется той же энергией активации, что и проводимость на постоян­ ном токе, связывают ее с поглощением на свободных носителях.

Полосы поглощения в кристалле были приписаны собственным колебаниям молекул Ses (этот спектр весьма аналогичен спектру, обнаруженному в орторомбнческой сере со шкалой энергий, измененной вдвое). В аморфном селене полосы поглощения при 95 и 254 с м - 1 и скачок вблизи 120 см"* близки к дублету при 92— 97 с м - 1 , синглету при 254 с м - 1 и дублету при 116—122 с м - 1 , наблю­ даемым в кристаллическом селене. Другие полосы поглощения

1,0

Аморфный Se

I

в.

0,1

s

1

Ф и г. 10.1. Спектры оптического пропускания а-моноклинного и аморфного селена при комнатной температуре [322].

(комбинированные и полосы второго порядка), лежащие в области более высоких энергий и не показанные здесь, также имеются в том и другом спектрах. Глубокая полоса при 135 см - 1 1 и скачок при 230 с м - 1 коррелируют с полосами поглощения, наблюдаемыми в тригональной форме селена, и, следовательно, могут быть при­ писаны колебательным модам спиральных цепей. Результаты исследования спектров комбинационного рассеяния [356] под­ тверждают сделанные выше заключения и, кроме того, позволяют