Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 149
Текст из файла (страница 149)
В этом случае давление пара РЬТе определяет значение х, а давлеаие пара теллура — отклонение ат стехиометрии. Однаио на практике часто используют более упрощенную методику двухтемпературнагоотжига„при шпорой фиксируют температуру кристалла и давление пара только одного компонента, либо металла, либо теллура. В процессе выращивания кристаллов из газовой фазы также имеется возможность управлять концентрацией собственных дефектов. Для этого рост кристалла проводят в условиях контроля температуры растущего кристалла и давления пара свободных компонентов, те»лура илн металла.
Давление пара компонента в процессе роста кристалла задают путем гюлдержания необходимой температуры дополнительного источника пара. На рис. 21.22, 21.23 представлены зависимости концентрации носителей заряда в кристаллах РЬ| . Яп Те различною состава от давления пара металлов и теллура соответственно. Увеличение давления пара теллура и уменьшение давления пара металлических компонентов приводит к увеличению концентрации вакансий н подрешетке металлов, а соответственно, и к возрастанию концентрации дырок.
При высоких давлениях пара теллура зависимость 13р=Крт,э) являегси линейной с угловым коэффициентом, близким к 1/4. Как видно нз рисунков, управление Концентрацией носителей заряда в пределак всей области гомогенности одним лишь компонентом (металлом мли теллуром) невозможно. Это связано с существованием в пределах области гомогенности минимального обшегодавления пара [р» «). Когда фиксируемое давление пара компонента меньше давления пара этого компонента, отвечающего условию р,» „„„система термодинамически неопределенна и стремится к р,» Ширина запрещенной зоны твердых растворов РЬ| ,Зп,Те линейно уменьшается при Ц55 6,'0 -2 -7 0 (Ла) Рис. 21.22. Зависимость концентрации носителей заряда в кристаллах РЬ| Зп,Те ат давления пара металлических компонентов 1 — «=0,18, 7=973 К, р-тип; 7 — «=0,12, 7= =973 К, р-тип; 3- х 0,19. 7'=873 К, р-тип; »вЂ” « = 0,12, 7 = 823 К, и-тип Твердые растворы [$21.5! ТУ44 79,гг 2 <Па! Рис.
21.23. Зависимость концентрации носителей заряда в кристаллах РЬ~ .Бп Те от давления пара теллура 1...4 — х=б.!2; Д.  — х=п,!9; 9 — х=.0,22, Б — Т=723 К; 6 — Т= 823 К; 2, 7 — Т= 923 К; В, В, У-- т=973 К; 4 — т= !028 к рь В т Вата 0-а Ий*адэб Рис. 21.24. Схематическая модель инверсии зон в твердых растворах РЬ| Бп,Те увеличении х. Значения ширины запрещенной зоны, найденные из спектров люминесценции при 12 К, составляют 0,083 эВ для х=О,!7 и 0,078 эВ лля х=0,19. Это значительно меньше ширины запрещенной зоны для РЬТе, значение которой составляет 0,19 эВ при 12 К.
В то же время ширина запрещенной зоны для БпТе при 4,2 К имеет значение около 0,3 эВ. Известно, что ширина запрещенной зовы теллурида олова уменьшается при повышении температуры, а у теллурида свинца и твердых растворов, богатых теллуридом свинца, она уменьшаегся при уменьшении ~емпера~уры. Для объяснения этих особенностей твердых растворов РЬ~,Зп,Те была предложена модель инверсии зон, схематически представленная на рис. 21.24. Экстремумам зоны проводимости и валентной зоны в теллуриде свинца соответствуют состояния Ее и Е~ь С увеличением содержания опона зти состояния приближаются одно к другому, приводя к уменьшению ширины запрещенной зоны.
Состояния становятся вырожденными при некотором промсжуточном составе, при котором значение ширины запрещенной зоны проходит через нулевое значение. За точкой инверсии зоны меняются местами. Состояние Е!ьсоот- ветствует краю зоны проводимости, а 1.е— краю валентной зоны. Значение ширины запрещенной зоны увеличиваегся с ростом содеригания ЗпТе и уменьшаетсл, как это видно из рис. 21.25, при повышении температуры. В соответствии с предложенной моделью ширине запрещенной зоны теллурида олова приписывают стридательные значения, чтобы подчеркнуть, что зоны в тсллуриде олова иивертированы относительно своего расположения в теллуриде свинца.
Состав точки инверсии сцвигается в сторону большего содержания ЗпТе при увеличении температуры. Экстраполяция показывает, что Полипроеодникоаьщ соединения АиВг' и А'"Вю (разя. 21) А 38 ОД 8,12 -Ог1 -0,2 РЬТе Рнс. 21.25. Изменение ширины запреигенной зоны твердых растворов РЬ|,5п.Те от их состава ширина запрещенной зоны прокодит через нулевое значение при хги0,36 для 12 К, при хие0,45 для 77 К и при хги0,63 для ЗОО К.
Инверсия зоны проводимости и валентной зоны оказывает существенное влияние на электрические характеристики твердых растворов. В частности, на температурных зависимостях удельного электрического сопротивления появляются характерные изломы при температурах инверсии зон. Другой характерной чертой зонной структуры твердых растворов РЬ1 „Зп Те является сложное строение валентиой зоны, состоящей из двух подзон с различной плотностью состояний. В системе на основе бинарных соединений РЬ5е — Зп5е, принадлежащих к различным структурным типам, установлено сущесгвование ограниченных обзастей твердых растворов.
Из диаграммы состояния системы РЬ5е— РЬЯе 08 0,8 04 Мод Оеля$пуе Рис. 21.26. Диаграмма состояния системы РЬЗе — Зп5е 8,86' РЫе Ду Д2 Р)рл.бсия Зп86' Рис. 21.27. Зависимость периода решетки твердых растворов РЬ| Зп Зе от состава Зп5е (рис. 21.26) видно, что эта система относится к простому эвтектическому типу. Температура плавления эатектикн составляет 1140 К, а состав эвтектической точки соответствует РЬэлз5по,гз5е. Твердые растворы РЬ| „Зп Зе в области составов 0,76(х(! нристаллизуются в орторомбической решетке. Зависимость периода решетки твердых растворов РЬ, „Зп,5е от состава (рис.
21.27) является линейной и выражается уравнением вида: а=6,126 — О,!28х. Для монакристаллов РЬ|,5п Зе в области составов 0 (х( О,З характерна высокан концентрация носителей заряда. Высокая концентрация дырок обусловлена наличием ионизированных собственных дефектов, связанных с отклонением состава от стехиометрического. Изотермический отжиг позволяет коатролировать это отклонение. На рис.
2!.28 приведена зависимость )О й 7ОО 8()О лс! 0 оО Рис. 21.28. Зависимость концентрации носителей заряда при 77 К от температуры изотермического отжига для кристаллов РЬе,зз5пел,5е ! — сплавы, насыщенные Зе; 2 — сплавы, насыщенные Ме 543 [4 21.61 Получение кристаллов концентрации носителей заряда при 77 К от температуры изотермического отжига твердого раствора РЬэ,эзЗпэ,э„5е. После отжига с порошком, богатым металлом, удается получать кристаллы сонина РЬэ.ззз5па,оззЗе л-типа электропроводности.
Наименьшая концентрация носителей заряда 6,6. 1Он см ' достигнута в результате отжига при 770 К. Холловская подвижность носителей заряда составляет в этих кристаллах 1,5-104 смз/(В.с). После отжига кристаллов с порошком слитка, богатого селеном, при температуре 770 К образны имели ртип злекгропроводносги и концентрация дырок составляла 4,5.10'э см Холловская подвижность дырок для таких кристаллов имела значение 6,4 10' смз/(В с). Более низкие концентрации носителей заряда удастся получать путем отжита в двухаонной печи под контролируемым давлением паров селена или металла. После отжига монокристаллов состава РЬз,зз5пэаг5е при 770 К в зоне селена при температуре, равной 370 К, удалось получать образцы р-типа электропроводности с концентрацией дырок 5.10'з см з.
Подвижность дырок для таких кристаллов составляла 2.10' см'/(В с). На рис. 21.29 приведена аависимость ширины запрещенной зоны РЬ|,5п,5е от состава в области твердых растворов на основе РЬЗе для монокристаллических пленок, полученных напылением на поверхность скола (100) подложек КС1. Первоначально ширина запрещенной зоны уменьшается при увеличении содержания селенида олова и при уменьшении температуры. В этой области составов данные хорошо описываются уравнением 537=0,13 —; 4,5.10 ' Т вЂ” 0,89х. Когда х превышает значение 0,2, ширина запрещенной зоны начинает снова возрастать с увеличением х. В втой области составов ширина запрещенной зоны уменьшается по мере возрастания температуры от 77 К до 195 К Таким образом, для твердых распюров с достаточно высоким содержанием олова зависимость ширины запрещенной эоны от состава и температуры противоположна по знаку аналогичным зависимостям для селенида свинца.
Такая перемена знака снидетельствует отом,чтодлятвердыхрастворовРЬ| „Зп Зе применима та же модель инверсии зон, что и предложенная для интерпретации свойств твердых растворов РЬ, Зп,Те. Инверсия зон в тверлых растворак РЬ| „Зп,5е происходит при 77,!95 и ЗОО К для значений х=0.19; 0,25 и 0,30 соответственно. В системе РЬЗ вЂ” Зп5 найден непрерывный ряд твердых растворов, соответствующий составу)7 Я (мол.) РЬЗитемпературе11Ю К. эВ (42 — 0,2 ' ре3е д! Ц2 !год даля Якие Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
