Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 139
Текст из файла (страница 139)
Соответственно возрастают флуктуации потенциаха в решетке и увеличиваегся провисаине кривой Ыг'(х) относительно линейной зависимости. Энергетические параметры конной структуры твердых растворов приведены в табл. 2020. Если соединении-партнеры, образующие твердый раствор, нменгг одинаковый тип зонной структуры, то изменение ширины запрещенной зоны ог состава повторяет зависимость А(г'(х) соответственно для материалов с прямой или непрямой структурой энергетических зои. Типичными примерами могут служить системы А!Ы вЂ” баЫ, баХ вЂ” (пЫ, баР— А1Р, баАэ — баЯЬ, баАз — (пАз, ба5Ь вЂ” !п$Ь, (пАэ — 1пр, 1пАз — !п3Ь (рис.
%35). При этом можно получать твердые растворы, длн которых зависимость ширины запрещенной зоны от состава имеет минимум. С изменением ширины запрещенной зоны сдвигается край собственного поглощения и спектры краевой люминесценции. Статистическая неупорядо- ВО 0 Ц2 Ц» об 03Ь 1000 Ц2 ЦЭ Цо ОФ (О !п3Ь Ьгйз рис. 20.34 ченность кристаллов и связанные с нею флуктуации потенциала решетки должны приводить к размытию края поглощения и уширению полос излучения для межзонных переходов. В твердых растворах с иэовалентиым замещением при тщательной гомогеннзации образцов этот эффект выражен очень слабо, На рис.
20.30 изображены типичные зависимости подвижности электронов от состава сплавов в системах 1пАз — 1пР, 1п3Ь вЂ” бвВЬ, (пБЬ вЂ” (пАв. Важный вывод, вытекающий нз анализа этих зависимостей, состоит в том, что в общем механизме рассеяния носителей заряда доля рассеяния на неоднородностях состава относительно мала. В противном случае на кривых Н (х) должен проявляться минимум, как в металлических сплавах. Его отсутствие означает, что в полупроводниковых твердых растворах подвижность носителей заряда ограничивается теми же факторами, что и в соединениях Ап'Вч, и может быть существенно увеличена очисткой материала, Твердые растворы но основе соединений 14 20.0) и) эВ Ва '0 м2 0» Сам ПВ а,в АП АЦ» В) эВ 1,4 г) эВ 1,4 О» па ОВ Ап 'и а2 а» цп аа 1,а и п2 а» П,а ап 0,2 опаь апАз РвАз Спь )вЭЬ а аь1ьагз) ы) эВ Рис, 20.35.
Зависимость ширины запрещенной зоны от состава твердых растворов, образуемых соединениями А' гВ с одноьи ч тинной венной структурой при Т=300 К 0 0,2 О» 00 0,8 10 1пй 1па линии. При этом точка излома х. отвечает составу, при котором происходит перестройка ванной структуры. На рис. 20.37, а — ж показано изменение ширины запрещенной зоны в зависимости от состава сплава в системах П) эа 5,2 В,П 20 2,.0 2,4 2,2 20 П П,2 1пй Если у исходных бинарных соединений абсолютные минимумы зоны проводимости не совпадают, то зависимость ширины запрещенной зоны от состава твердых растворов соответствующей системы имеет зид ломаной 04 ПВ 40 10 0 ПД О» Об ЦП 10 Сй спР А'ьр Полупроводниковою соединения А'пВ' [раэд. 20) Таблица 20.20. Зависимость энергетических ваэоров для прямых и непрямых оптических переходов от состава твердых растворов при Т=ЗОО К ЭнергетичЕский валор, эВ Твердый раствор Для прямых переходов Л!Рт для непрямых переходов Ырн Таблица 20.27.
Параметры переходной точки АРЭвдв Са РАв А1СаБЬ АнпЯЬ Твердый раствор Сн!пР АИнР АнпАв 0,72 0,44 0,55 0,46 0,2 0,65 2,25 2,24 1,95 2,05 2,02 0,96 1,4 6) см О.с 5 О 02 04 00 Дг (О 0 б)2 Ц4 06 ОО 10 1пАй 1пР )пЗЬ оаЯЬ О 02 04 0,0 0,8 90 1пЗЬ 1ййт Рнс.
Ю.З6. Зависимость подвижности электронов от состава тнердых растворов на основе с!едине- ний Аи'В с однотипной нонной структурой прн Т=ЗОО К А!.ба1,И ба,!п! 1Ч А1„ба1,Р А1,1п1,Р ба.!п1 Р А1„ба! Ав А1.!п1,Ав ба,!п! Аэ С!аР„Ав! 1пР Ав! А1,ба1,5Ь А1,1п1,5ЬС Рп ЗЬ 'А1Ав,ЗЬ! баАв„ЗЬ! !пАв ЗЬ! 3,39+ 2,8!х — 0,35х(1 — х) 2,07+ 1,32х — 1,Ох(1 — х) 2,73+ 0,32х 1,35 ! + 2,249х — 1,44х(1 — х) 1,351+ 1,429х — 0,70х(1 — х) 1,424+ 1,594х — 0,37х(1 — х) 0,356+ 2,71х — 0,70х(1 — х) 0,356+ 1,072х — 0,60х(1 — х) 1,423+ 1,35 — 0,20х(1 — ) 0,356+ 0.995х — 0,23х(1 — х) 0,726+ 1,497х — 0,363х(1 — х) 0,172+ 2,05х — 0,43х(1 — х) 0,172+0,554х — 0,415х(1 — х) 2,22+ 0,8х — 1,обх(1 — х) 0,726+ 0,698х — 1,2х(1 — х) 0,172+ 0,134х — 0,58х(1 — х) 2,27+ 0,18х 2,31+ О, 14х — 0,57х(1 — х) 2.31+ 0,04х — 0,21х(1 — х) 1,90+ 0,27х — 0,03х(1 — х) 1,83+ О,ЗЗх — 0,45х(1 — х) 1,83+ 0,07х — 0,35х(1 — х) 1,895+ 0,375х — 0,21х(1 — х) 1,83+ 0,43х — 0,27х(1 — х) 1,02+ 0,57х — 0,077х(1 — х) 1,0+ 0,59х — 0,29х(1 — х) 1,0-1- 0,02х — 0,24х(1 — х) 1,59+ 0,57х — !,ох(1 — х) 1,02+ 0,88х — 0,97х(1 — х) 1,о+о,83 — 0,6 (! — ) (З 20.0) Твердые рвсгворес но основе соединений А!Р— 1пР, А!Аз — СгаАз, А!5Ь вЂ” Сга5Ь, А1Аз— (пАз, А!5Ь вЂ” 1п5Ь, СгаР— ПаАз, Сгар — 1пР.
Как следует из графика, при определением выборе исходных компонентов твердого раствора можно получить прямозонную структуру с достаточно большой запрешенной зоной. На атом основано применение систем тверлых растворов лля изготовления источников рекомбинационного излучения, работаюших в видимой области спектра. Параметры переходной точки, в которой происходит перестройка зоиной структуры твердых растворов, приведены в табл. 20.27. Специфический характер имеет зависимость ЛВ' (х) в системе А15Ь вЂ” Сга5Ь (рис.
20.37, е). Два излома на кривой ЛЮ (х) обусловлены последовательным переселением электронов сначваа из Г- в Л-, а затем в Х-минимум зоны проводимо- ( П 0,2 Ц» 06 0,8 10 (пр Я(Р 6) 20 (8 г) эВ 2,6 10 0,6 '0 ((1 оФ03 оз((8 Ц80,70008 1~ и 0,2 г4 ПаАз АЬ Пап Ь ПЯ 06 ДВ 10 П 0,2 04 0,8 0,8 10 АЬБЬ 1пАз ЯЬЯз 8) 88 2,0 и) эп 2,6 18 14 2,2 1,0 08 06 1,8 02 ПВ 0,6 0,8 (О (пЗЬ ЯЬЗЬ Рис. Ю.37.
Зависимость ширины запрещенной зоны от состава в системах твердых растворов на основе соединений АгнВУ с неодинаковой структурой зкергетических зон при Т=300 К 6) лп 28 26 2,4 2,2 2,0 (В 16 12 0 02 04 0,6 0,8 (О 0 Г(2 ОЯ 0,6 0',8 97 паАз пар 1пр пар Полупроводниковые соединение АюВ" грпзд. 201 510 б) сит В.с 22 Ю смх Вс а) сна Вс 40 О 020Б Об ОВ 20 0 0223 ОВ Цб 10 лайз Оп.р 1пр Вар О 02 Ой аВ ОВ УО СаАБ А1й Рис. 20.38. Зависимость подвижности электронов от состава твердых растворов, образуемых соеди.
пениями Ан'Вт с различной структурой энергетических зон при Т=300 К а .Щм Вт В 0) Ни Вг б О 0200 О,ВОВ 10 О 02 Оэ Об ОВ,О байт АЪ4Б Впеп Оар 0 02 ОВ Об ОВ 10 0 Ц2 Огг Об 00 10 О 02 Огг Об 00 00 1пйп ОаАБ 1пВЬ СаВЬ 1пдп Й Рис. Ю.39. Зависимость удельного теплового сопротивления от состава в системах твердых раство- ров на основе соединений АпгВУ при у=300 К сти. Прн этом область прямозонных составов ограничена значением х(0,25. Перестройка зонной структуры и связанное с ней переселение электронов из одной 2В 20 УО ОВ энергетической долины в другую сопровождается резким изменением многих электрофизических свойств материала.
На рис. 20.38 показано изменение подвижности электронов ог («20.0) Твердые раствор»гни основе соединений 31! и) 58 .Щ 5,« 5,6 52 50 «,6 46 44 «2 '0 к2 04 0ар 5,0 0 02 0«06 0Ф (0 !пР Вай '90 02 0«((6 0,6 !0 Саш нкдс Ц6 06 )О А).Р Рнс. 20АО. Зависимость температурного коэффициента линей. ного расширения от состава твердых растворов при Т=ЗОО К состава сплава в системах А1Аз — С~аАз, СаАз — Сгар, !пР— С~аР. Ступенчатый характер этих зависимостей обуслонлен сильным различием эффективных масс электронов в Г- и Х.минимумах зоны проводимости.
Для твердых растворов с составом, соответствующим переходной точке хн когда в электропровод- ности участвуют два типа носителей заряда, холловская подвижность может быть рассчитана из соотношений нгпг+ нхрх 3 2 рн = пгрг+пхрх "х' х ехр ( (йгх Уг) гйТ) "г )г»г где Ф,!, и! и р; — соответственно эффективная плотность состояний, концентрации и подвижности электронов в экстремумах зоны проводимости, соответствующих прямым и непрямым оптичесним переходам. Температурные изменения электрических параметров твердых растворов принципиально не отличаются от соответствующих зависимостей для бинарных соединений.
Статистические флуктуации состава, а также внутренние напряжения в кристалле, возникающие при образовании твердого раствора, усиливают ангармоничность колебаний атомов в узлах решетки. Зто приводит к сильному рассеянию фононов, вследствие чего твердые растворы обладают существенно меньшей теплопроводностью, чем бинарные соединения.
Кривая изменения коэффициента теплопроводносги в зависимости от состава проходит через минимум, причем миннмаль- Рнс. 20.41. Зависимость показателя преломления твердых растноров А! Са, ~Аз от состава для излучения с энергией фотонов 1,38 эВ прн Т=ЗОО К нос значение соответствует составам, близким к х=0,6, когда параметр «беспорядка», апределяемый произведением х (! — х), достигает максимума (рис. 20.39). Как и у бинарных соединений, теплопроводность сплавов уменьшается при нагревании в первом приближении обратно пропорционально температуре, хотя эта зависимость более полога, нежели у чистых соединений. Специфические свойства твердых растворов позволяют получать материалы с высоким отношением подвижностей носителей заряда к коэффициенту теплопроводности, что важно нри создании термоэлектрических приборов.
Прн гетероэпитаксин твердых растворов структурное совершенство эпитаксиальных слоев во многом определяется соответствием температурных коэффициентов линейного расширения осаждаемого материала и слоя. В твердых растворах изменение этого параметра от состава с достаточно хорошим приближением описывается линейной функцией (рис. 20.40) . Эффективность работы многих полупроводниковых приборов, применяемых в оптоэлектронике и лазерной технике, определяется процессами рефракции света. На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
