Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 147
Текст из файла (страница 147)
С увеличением температуры край собственного поглощения халькогенидов свинца смещается в сторону более коротких длин волн. Это объясняется тем, что ширина запрещенной зоны халькогенидов свинца в отличие от большинства других полупроводников увеличивается с ростом температуры. В интервале температуры 80...850 К эта зависимость является линейной, и температурный коэффициент ширины запрещенной эоны для всех трех соединений имеет значение около 4 ! 0 ' эВ К При более высоких температурах ширина запрещенной воны стремится к постоянному зна. нению. Термичесиая ширина запрещенной зоны, найденная из температурной зависимости удельного электрического сопротивления, существенно отличается от оптической ширины запрещенной зоны.
Такие расхождения в зна- $21.4] Полупроводниковые соединения еруппы чеииях оптической и термической ширины запрещенной зоны удается объяснить, используя модель двух валентных зон. Согласно этой модели основная валентная зона при 0 К отделена от дна эоны проводимости энергетическим зазором, равным 0,19 эВ, е вторая валентная зона — энергетическим зазором 0,36 эВ, который мало изменяется прн изменении температуры. С увеличением температуры максимум основной валентной зоны удаляется от днз эоны проводимости. Энергетический зазор между двумя валентными зонами составляет 0,17, 0„14 н 0,04 эВ прн О, !50 и 300 К соотаегственио. Выше 400 К основная аалеитная зона находится дальше ог дна зоны проводимости, чем вторая валентная зона. Прн температурах, большкх 400 К, оптические переходы в основном происходят между второй залентной зоной и зоной провздимости.
Экстраполированное значение оптической ширины запрещенной эоны составляет 0,36 эВ и не зависит от температуры. Причиной расхождения а значениях термической и оптической ширины запрещенной зоны может быть то, что нрн термическом возбуждении переходы осуществляются между основной валентной зоной и зоной проводимости. Для халькогенидов свинца характерна слабая зависимость коэффициентов Холла при температуре от 4,44 К до комнатной и даже выше.
Это свндетельсгвуег об отсутствии зависимости концентрации носителей заряда от температуры. При достаточно высокой температуре появляются неосновные носители в заметном количестве н коэффициент Холла начинвет уменьшаться. Собственная концентрация носителей заряда прн комнатной температуре имеет значение 1,6.10'з см з в РЬТе, 3 10'з си ' в РЬ5е и 2 10ы см з в РЬ5. Отношение подвижностей электронов и дырок составляет 1,4 для сульфнда и селенида свинца, 2,5 для теллурида свинца я-типа электроправодностн.
Холловская подвижность носителей заряда в халькогенндах свинца аозрастаег в ряду РЬ5, РЬ5е, РЬТе за исключением подвижности дырок в теллуриде свинца, которая меньше подвижности дырок селенида свинца. Зависимость холловской подвижности от температуры в интервале 100...500 К определяется законом Т ™з. Такой характер изменения подвижности при изменении температуры объясняется преобладанием рассеяния на акустичесних колебаниях решепш с учетом температурной зависимости эффективной массы плотности состояний, которая у электронов выражается законом Тз ь, а у дырок Т" '. Теоретические и экспериментальные исследования механизмов рассеяния в халькогеиидах свинца показали также, что наряду с рассеянием на акустических колебаниях решетки заметную роль играет и рассеяние на полярных оптических колебаниях. Халькогениды олова, как уже отмечалось, имеют электропроводность р-типа.
Оптическая ширина запрещенной зоны сульфида олова, найденная по положению края собственного поглощения, имеет значение 1,08 эВ при комнатной температуре и 1,115 эВ прн 77 К. Считают, что оптическое поглощение в этой области спектра определяетсн непрямыми переходами. Термическая ширина запрещенной зоны, определенная из температурной зависимости проводимости для 5п5 сосгавляет 1,2 эВ. У сульфндз олова, обладающего слоистой структурой, наблюдают резкую анизотропню свойств по разным направлениям. Проводимость в направлении, параллельном осн с, в шесть раз меньше, чем в перпендикулярном направлении.
Холловская подвижность в различных кристаллографических направлениях также различна и изменяется по-разному при изме- ненни температуры. Так, в направлении, перпендикулярном оси с, холловская подвижность при изменении температуры, при низких ее значениях, определяется законом Т", тогда как прн температуре выше 200 К она изменяется по закону Т хг. Оптическая ширина запрещенной зоны селенида олова имеет значение 0,90 эВ прн комнатной температуре и 0,95 зВ при 77 К. Край полосы поглощения обусловлен также непрямымн переходами.
Для селенида олова, так же нак и для сульфида олова, характерна анизотропия электрических свойств. Удельное электрическое сопротивление монокристаллов селенида олова в направлении, параллельном оси с, в пять раз больше, чем в перпендикулярном направлении, а холловская подвижность при комнатной температуре в четь|ре раза меньше. При изменении температуры холловская подвижность селенида олова изменяется по закону Т '", что связано как с рассеянием на оптических колебаниях решетки, так и с рассеянием на акустических колебаниях.
Для теллурида олова в отличие от сульфида и селенида олова наблюдаются аномальные зависимости электрических свойств от концентрации носителей заряда и температуры. Это прежде всего относится к коэффициенту термо-ЭДС, значение которого растет с увеличением концентрации дырок от 2.10ы до 8 10" см ' вместо монотонного его уменьшения, как,это следует ожидать при рассмотрении однозонной модели. В интервале температуры 100...700 К наблюдается относительно 7)олуироаодликоаыа соединения АиВю и А'»В»~ (рази. 2Ц Рис. 21.15. Зависимость удельной проводимости теллурида германия от концентрации дырок при разной температуре ! — 120 К; 2 — 200 К; 3 — 300 К; 4 — 400 К резкий рост коэффициента Холла при увеличении температуры.
Аномальный характер имеют также температурные зависимости удельной проводимости и коэффициента термо-ЭДС. Указанные особенности удается объяснить с помощью модели двух валентных зон с различной плотностью состояний, разделенных энергетическим аазором 0,33 эВ при 100 К, и с учетом межзониого рассеяния. Эффективная масса «чегкнх» дырок составляет 0,4 т» ллн концентрации (3,4...5,7) Х Х!Ом см *.
Холловская подвижность «легких» дырок равна ЗИД) см»/(В-с) при 300 К. Эффективная масса «тяжелых» дырок, равная 3,3 т«, была вычислена для теллурида алана с концентрацией дырок 1,6. 10м см' '. Холловская подвижность «тяжелых» дырок составляет 50 см~/(В.с). Энергетический зазор между двумя валентнымн зонаыи уменьшаегся при увеличении температуры.
Аномально быстрый рост коэффициента Холла при увеличении температуры объясняют переходом дырок в валентную вону с низкой подвижностью, вследствие чего дырки слабо элия~от иа ЭДС Холла. По мере перехода дырок зо вторую зону эффективная концентрация носителей заряда уменьшается, а коэффициент Холла при этом увеличивается. Работы пасзедних лет показывают, что ванная струк~ура теллурида олова имеет более сложный характер. Основные параметры ванной структуры прн ЗОО К следующие: ширина запрещенной зоны О,!8 »В, энергетический зазор между зонами 0,31 эВ.
Сульфид германия является полупроводниковым соединением, в котором при поглощении квантов электромагнитного излучения могут иметь место как непрямые, так и прямые оптические переходы. Ширина запрещенной зоны для непрямых оптических переходов при комнатной температуре равна 1,61 эВ, Прямым оптическим переходам при комнатной температуре соответствует значение энергии 1,7 эВ. Значение термической ширины запрещенной зоны, найденное нз температурной зависимасти проводимости сульфида германия, составляет 1,58 эВ, что сравнимо с энергией непрямого оптического перехода.
Краю собственного поглощения сульфида германия соответствует энергия 1,8 эВ. В селеннде германия так же, как и в сульфиде германия, наблюдаются непрямые и прямые оптические переходы. Непрямые оптические переходы происходят при поглощении квантов электромагнитного излучения с энергией 1,16 эВ. Прямые межзонные переходы имеют место при энергиях 1,53 эВ. Ширина запрещенной зоны селенида германия, определенная впервые из температурной зависимости проводимости, имеет значение 1,0 »В, что близко к значению энергии лля непрямых оптических переходов Ширина запрещенной зоны селенида германия, определенная по положению края полосы поглощения при 300 К, имеет значение 1,10лс0,02 эВ.
Ширина запрещенной зоны теллурида германия, найденная из зависимости проводимости от температуры, имеет значение 0,27 4- ~0,03 эВ прн О К. Ширина запрещенной зоны теллурнда германия, определенная методом туннельной .спектроскопии с помощью специально сконструированного туннельного диода, составила 0,2 эВ при 4,2 К. Отметим, чта ширина запрещенной зоны теллурида германия уменьшается с ростом температуры Зависимость электрических свойств теллурида германия от концентрации дырок и температуры, так же как и теллурида олова, имеет аномальный характер. Зависимости проводимости от концентрации дырок, как эта видно из рис.
21.15, имеют максимум. Аномальный характер носит и температурная зависимость коэффициента термо-ЭДС, приведеннан на рис. 21.16. Эти аномалии удастся объяснить исходя из представления о наличии в валентной зоне двух подзон с разными плотнжтимн состояний, разделенных энергетическим зазором. Энергетический зазор между подзонами составляет 0,23+0,03 эВ, а температурный коэффициент этого зазора имею значение 3.10 4 эВ К '. Теллурид германия, как и теллурнд олова, обладает явлением сверхпроводимости. (4 21.4! Полупроводниковые гоединеник группы Таблица 27.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
