3.2 Глибокий рівень еВ в забороненій зоні при легуванні золотом

Легування золотом, як і - опромінення певними дозами, n-Ge (крива 1 рис. 3.3) призводить до появи в забороненій зоні глибокого рівня  еВ (крива 2 рис. 3.3). Вперше вплив глибокого рівня золота  еВ на п’єзоопір n-Ge досліджено у роботах [21, 103]. Золото, електронна структура якого , є переважно домішкою заміщення, і його - електрон веде себе як електрон донора з глибоким рівнем  еВ. Зв’язок цього електрона в парі Au-Ge на 0,04 еВ слабший, ніж зв’язок валентного електрона в парі Ge-Ge. Послідовне приєднання електронів на три ненасичені зв’язки Au-Ge призводить до утворення трьох акцепторних рівнів:  еВ,  еВ,  еВ. Поява в забороненій зоні глибокого рівня  еВ можлива тільки тоді, коли в результаті компенсації проходить завершене заповнення рівня  еВ. - опромінення дозою 2,4 10¹⁸ см^-2 призводить до появи в забороненій зоні n-Ge<Au> глибокого рівня  еВ, концентрація якого становить 9,5 10¹³ см^-3 [103] (крива 3 рис. 3.3).

Поведінка глибоких рівнів при деформації не піддається такому простому аналізу, як поведінка мілких рівнів. Мілкі рівні практично не зміщуються при деформації відносно країв зон, а глибокі зміщуються з великою швидкістю, причому кожен з таких рівнів характеризується своєю швидкістю зміщення [104]. Враховуючи великий вплив домішок з глибокими рівнями на чутливість однорідних напівпровідників до напрямленого тиску у роботах [105-110] проведено виміри п’єзоопору монокристалів n-Ge з вихідною концентрацією носіїв струму 3 10¹⁴ см^-3 (крива 1 рис. 3.3) та глибоким енергетичним рівнем золота  еВ (крива рис. 3.3), який утворюється внаслідок легування в процесі вирощування германію домішкою золота. Для цього досліджено залежності питомого опору n-Ge<Au> в інтервалі механічних напруг 0 1,2 ГПа вздовж головних кристалографічних напрямків .

Рис. 3.3. Температурні залежності концентрації електронів в n-Ge до (1) та після легування Au і - опромінення :

2 – n-Ge<Au> ( 3,8 10¹⁴ см^-3), 0;

– n-Ge<Au> ( 10¹⁵ см^-3), 0;

3 – n-Ge<Au> ( 10¹⁴ см^-3), 2,4 10¹⁸ см^-2

Як і у n-Ge без глибоких рівнів, у монокристалах n-Ge з Au для кристалографічного напрямку спостерігається зростання п’єзоопору з подальшим виходом на насичення, але лише при температурі 300 К , коли глибокий центр з рівнем  еВ практично іонізований (криві 2, рис. 3.3). Зі зниженням температури характер залежностей для випадку [106-108, 110] якісно змінюється (рис. 3.4):

– з’являється тенденція до зменшення питомого опору зі збільшенням тиску при переході через максимум залежності ;

– суттєво зменшується ділянка зростання п’єзоопору і все більше починає проявлятися зменшення питомого опору зі збільшенням тиску;

– максимум залежності зміщується в напрямку менших тисків.

Необхідно зазначити, що наявність дефектів, котрі утворюють в забороненій зоні напівпровідників глибокі енергетичні рівні, може привести як до корисних ефектів – домішкова фотопровідність, висока термо- і тензо-

Рис. 3.4. Залежності поздовжнього п’єзоопору n-Ge<Au> в умовах при температурах , K:

1 – 110;

2 – 125;

3 – 145;

4 – 190

чутливість, так і негативних ефектів – ефекти захвату, від’ємного опору, прояву неоднорідностей. Тому вивчення властивостей глибоких центрів є досить перспективними і актуальними як в науковому, так і в практичному плані.