Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Материаловедение узкощелевых и слоистых полупроводников

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.39 Mб
Скачать

ситона

с

ÿ

=

î и

л

=

2

(с л а б а я контрастность

второго

пика и

 

его разм ы тие

при

интеркалировании не позволили зафиксировать вели ­

чину

с д в и га

в о

в сем

д и ап азон е

концентраций).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 .

 

Т ем п ер ату р н ая

зависим ость

анизотропии электропроводности

имеет

активационны й

у ч ас т о к в

области

низких температур

(р и с .

2 ) .

 

При и н теркали рован и и

эн ерги и

активации

увеличивается

о 7

мэВ для

 

ч и стого

/ л

S e

д о -17

мэВ

в

образцах

с

x^Q

= 0 ,0 9 , ч то

сопровож­

 

д а ет ся

такж е

увеличением

абсолю тного значения

анизотропии.

 

 

 

 

В р ам к ах

 

имеющихся

данных

о зонной, структуре слоистых полу­

 

проводников

ти п а

A SB S ,

кинетики

процесса интеркалирования и ока­

 

зываемом

им взаи м о д ей стви и

на

слоистую матрицу полученные резуль­

 

таты

можно

и н тер п р ети р о в ать

следующим

образом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слоистые соеди н ен и я

1 л $ е

 

и û a S e

 

представляют

собой стопу'

 

четырехслойных

(м е та л л -

х ал ько ген

-

халькоген

- металл)

пакетов,

 

связанны х между

собой

ван -д ер -ваальсовски м и

силами;

взаимодейст­

 

вие

вн у тр и

п а к е т о в

н оси т

ионно-ковалентный

характер . Такие особен­

ности

структуры

обусловливаю т,

как

показывают

экспериментальные

 

Д ,

§7

и

те о р е ти ч е с к и е 3 »

47

исследования,

сильную

зависимость

 

э н е р гет и ч е с к о го

с п е к т р а полупроводников

 

от

меж- и

внутрислойных

 

смещений

атомных

п л о ск о стей . Рентгеноструктурные

исследования,про­

веденные

д л я щ елочно-м еталлических

интеркалатов

1лЗе

и ûaSe 3 »

 

67 ,

а

такж е

р асч еты

в

рам ках

теории

решеточного

г а з а

/ Ï J ,

равно

 

как

эксперим ентальны е

и

теоретические

данные

по

интеркалир ованным.

граф иту

и д и х алько ген и дам

переходных

металлов

/ 8 /

свидетельствуют

о наличии в

интеркалированны х матрицах

значительных деформацион­

 

ных напряж ений,

приводящ их в ряде случаев к увеличению параметров

С и

ff

эл ем ен тар н о й кристаллической

ячейки . Если

предположить,что

при

и н тер кал яц и и

1 л S e

и

GetSe

(исходя

из

одинаковой

величины

 

сдвигов

экситонны х

п олос

л

= Î . и

»

=

2)

энергия

связи

эк си то -

на и зм ен я е тся

 

н езн ач и тел ьн о ,

то

сдвиг

энергетического

положения

 

экси тон н ого

п и ка

можно отн ести к изменении

ширины запрещенной

зо ­

ны. Положительные зн ач ен и я

 

 

 

следует

счи тать,

вероятн о,

р е ­

зультатом у вел и ч ен и я

межслоевых расстояний,

играющих

определенную

роль

в п оведен и и

ây

цри

Т ^

80

К /Ъ } . Коротковолновой

сдвиг

э к -

ситонной

полосы

н а

величину Я -3

ш В

был прлучен в

работе

3 1

при

изучении

н и зкотем п ературн ой

(6

К) фотолюминесценции и

экситонного

отражения сел ен и д а

г а л л и я ,

интеркалированного

 

 

 

 

~

Я 0 ^

~

Я0^6

м 3

) ;

ч т о

хорошо со гл ас у е тс я

с

нашими результатам и .

Обладая

меньшими геом етри чески м и разм ерам и,

ионы лития

оказывают

более сла­

бое

в о зд е й с т в и е

н а

слоистый

кр и сталл,

ч то находит свое

отражение

в

меньших

с д в и га х

экси тон н ой полосы. Смена коротковолнового сдвига

длинноволновым

(п р и

 

х ~

0 ,2

для

1 /jfÛ a S e

,

х ~

0 ,4

для

 

 

дг~0 ,2 для

/ 7 S e

) может быть

следствием

р я д а п р и чи н .П ри

в о ­

зрастании концентрации

интеркалянта

è ro

влияние н а

м атри ц у

 

может

быть двояким: при некоторых "критических"

к о л и ч ес тв а х

 

ионов

в в а н -

дер-ваальсовских щелях их деформационное

во зд е й с тв и е

н а

слоисты й

кристалл монет проявляться в увеличении

не то л ьк о

м еж слоевы х,н о

и

внутрисловных расстояний (например,

при растягиваю щ их

 

и

сдвиговы х

напряжениях), ч то , согласно / 3 / , для полупроводников

ти п а

А ~ В -

сопровождается уменьшением ширины

запрещенной зоны

(э н е р г е т и ч е с к и й

спектр исследуемых монокристаллов

особенно ч у в с тв и те л ен

к и зм ен е­

нию расстояний

анион

-

анион,

анион

- кати он

в

п р ед ел ах

с л о я ) .К ро­

ме того, при столь значительных концентрациях

внедренны х

ионов

в

рассматриваемых материалах ( ^

1 0 ^

 

м“ 3 )

длинноволновой

с д в и г

э к с и -

тонной полосы может быть обусловлен

(к а к

и указанным

выше

деформа­

ционным воздействием

интеркалянта)

 

зона-зонны ми п ереходам и

с

у ч а с ­

тием хвоста плотности состояний и/или флуктуациями

к р а е в

запрещ ен ­

ной зоны под действием случайного поля внедренной

п ри м еси .

 

 

 

Наряду с малыми значениями энергии

сдвиговы х деформаций

и с ­

следуемые материалы обладают значительным коли чеством

 

плоскостн ы х

дефектов (например,

дефектов

упаковки)

Д о 7 ,

и

вн едрен и е

и н те р к а ­

лянта в область ван -дер -ваальсовских связей может

с п о с о б с т в о в а т ь

возникновению дефектов

или определенным

образом м одиф ицировать

 

энергетический

спектр

существующих.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты измерений анизотропии электроп роводн ости

н а

чисты х

и интеркалированных натрием образцах селенида индия,

п р е д с т а в л е н ­

ные на р и с .2 , могут

быть объяснены

 

следующим образом . Н аличие

 

структурного разупорядочения

вдоль

 

оси

С о б у сло вл и вает

в о зн и к н о ­

вение вблизи зоны проводимости ряда

локализованных

со сто ян и й

/ Й

/ ,

и при температурах ниже некоторого

 

порогового

зн ач ен и я

п р о ц е с с

п е ­

реноса заряда требует активации.Внедрение

и н тер кал ян та

в

о б л а с т ь

ван -дер-ваальсовских связей приводит к

уменьшению

в за и м о д ей с т в и я

между слоями 1 я $ в

и ,

как следствие, к

уменьшению длины

л о к а л и з а ­

ции, что сопровождается увеличением энергии активации

 

п р о ц е с с а

 

проводимости.321

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 . Влияние одноосной деформации на

экситонные

спектры

 

 

Ç<fSe

/

Г . Л .Беленький, Э.Ю .Салаев,

Р . А.Сулейманов,

Э .И .щ р з о е в

/ /

Физи­

к а твердого

те л а .

- 1 9 0 0 .

- 2 2 ,

 

вып.

1 0 .

-

С: 3 1 5 3 -3 1 5 4 .

 

 

2 . Энергетические спектры однооснодеформированных

слоисты х

полу ­

проводников

группы

 

/ Р . А .Сулейманов, Г .Л .Б е л е н ь к и й ,

 

Э.Ю.Салаев и

д р .

-

Б аку, I9 6 0 .

-

16

с .

-

(П репр. /

 

АН АзССР.

 

Ин-т физики,

№ 2 8 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

Nuovo

d m .

-

 

3 . S c h u lte r М.

The e le c tr o n ic s tr u c tu r e o f Sa$6 / /

 

1973. -Л 1 3 »

» 2 . - P. 313 -360 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 . Товстюк К Д .

Полупроводниковое

м атериаловедение. -

 

К иев

Н аук,

думка, 1984 .

- 264

с .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 . В озникновение

эл ек тр етн о го

состояния в

слоистых

интеркалиро-

 

ванных м он окри сталлах

Р а д е

 

/

И.В.Минтянский. И .И .Григорчак,

 

З.Д .К оваш ок

и .д р .

/ /

Физика

твердого

 

тел а .

-

1986.

-

2 8 ,

Ъ

4 , -

 

С« 1 2 6 3 -1 2 6 5 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у ‘у

 

6 . И зучение

интеркаляц и и

слоистых

полупроводников

типа Р ~ 3 -

ме­

 

тодом

хронопотенциом етрии /

 

Б .Л .Б ах м атш ,

И .И .Григорчак,

-

 

 

З .Д .К овалю к

и

д р .

/ /

Электрохимия. -

 

4984.

-

2 0 , вин .ГО.

 

7.

С. 4 3 6 7 -4 3 6 9 .

 

K ovalyuk

Z.D.

Sodium

 

 

 

 

~

 

 

in to i n ­

 

Lukyanyuk V .X .,

 

I n te r c a la tio n

 

 

 

dium

and

g a lliu m

e e le n id e a

/ /

Phye.

e t a t .

a o l.

(b ).

-

1 9 8 7 .-

 

102. N 1.

-

P . K1-K5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

I n t e r c a l a t e d

la y e r e d

m a te r ia ls

/

Ed,

 

by P.Levy. -

D o rd rech t,

 

H o lla n d :

D .R e id e l P u b l.

Oo,

 

1979. -

573

p .

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Экситонные спектры фотолюминесценции и

отражения интеркалиро-

 

ван н о го

се л е н и д а

гал л и я

/ Д .В .Корбутяк,

В .А .Зуев,

М .Т.Нваний-

 

чук и

д р .

 

/ /

Ф изика

и

техника

полупроводников. -

 

Î 9 8 Ï .

-

4 5 ,

40.

вы п. 4 3 . - С . 5 7 7 -5 7 9 .

 

 

 

P o ly ty p is z

i n

lay ered

compounds//

î r i g u n a y a t

 

Q .L ., Verma A.R.

 

Ï4 .

C r y s ta llo g r a p h y

and

O ry a t.

Chem.

- 1976. -

J . -

P.

 

269.

the

M aschke

K . ,

O v erh o f

H.

In flu e n c e

of

s ta c h in g

d iso rd e r

on

 

dc c o n d u c ti v it y

o f la y e r e d

sem ico n d u cto rs

/7

Phya.

 

Rev. В ,-

 

 

1977.

-

1 5 ,

N 4 . - P.. 2058 -2061 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДО 5 3 7 .3 4 Г .3 2 + 6 2 1 .З Г 5 .5 9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С .Д .Л етю ченко,

 

А .И .Копыл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^СЛЕДОВАНИЕ ШШКРШТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ PZ>7_x Gex Ге>

 

 

 

ВЫРАЩЕННЫХ ИЗ ПАРОВОЙ ФАЗЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящ ей

р а б о т е

п редставлены

результаты

исследований структур­

ного со вер ш ен ства,

однородности

со с та в а ,

области гомогенности

и

температурных

зави си м о стей подвижности в

образцах' п -

 

и

/ - т и п а

монокристаллов

тверды х р аство р о в

p iU x Gex re

( /

= 0 ,0 3 ;

0 ,0 6 ;

0 ,0 8 ), выращенных и з

паровой фазы

по механизму пар

-

кристалл.При

X = 0 ,0 3 ;

0 ,0 6

 

в

исходной

шихте

были выращены монокристаллы

 

 

Pbf x Gex

Те

диам етром д о

30 мм, длиной

 

до

40

мм.

 

 

 

 

 

 

 

С труктурное

соверш енство

полученных монокристаллов

оценива­

лось по р е з у л ь т а т а м

м еталлограф ических

и рентгенотопографических

исследований . М алоугловые

границы

зерен

 

практически отсутствовали,

а

п лотность

д и слокац и й

со с та в л я л а

1 ‘40^

 

- 5*40^ см"*\ Даже при не­

большом содерж ании

гер м ан и я

в

твердом растворе

( /

= 0 ,0 3 )

плот­

ность д еф екто в

структуры

в

монокристаллах

Pfy_x Gex Те

ниже ,чем в

м онокристаллах

 

РЪТе ,

полученных

при

тех же условиях,

что

явля­

ется сл ед ств и ем повыш ения твер до сти м атериала при добавлении РеТе

иРЪТ£>

Молярный с о с т а в х монокристаллов Pô^KGex Те определялся

тремя независимы ми м етодам и: с помощью рентгеноспектрального э л ек -

тронногондового м ш ф о ан ал и зато р а "Superproie 733” , рентгенографи­

ческим методом п о з а в пошлости парам етра элементарной ячейки от с о -

83

 

Р и с .4 . Распределение содержания $ е

=

вдоль

оои р о ­

 

 

 

 

ста монокристалла

ffâr

 

Те при

/

0 ,0 8

в

ших­

 

 

 

 

те

по результатам :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-

рентгеноопектрального

 

электроннозоццового

 

 

 

 

 

 

микроанализа; 2 - измерений параметра

элем ента­

 

 

 

 

 

рной

ячейки;

3 - определения

Те

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

става Л 7 ,

а

также

по

температуре

ф азового

перехода

(Щ ) Т0

д л я

к о ­

торой установлена однозначная зависим ость от

 

содерж ания

гер м ан и я

& J .

Значение

Гс

срответствует температуре

 

максимума

о со б ен н о сти

н а температурных зависимостях удельного соп роти влен и я.

И сп о л ь зо в а ­

ние

независимых методов

определения

с о с та в а ,

 

р езу л ьтаты

которы х

х о ­

рошо

согласую тся,

позволило получить

сведения об

изм енении

 

с о с т а в а

монокристаллов

вдоль

оси р о с т а . В первоначально

выросшей ч а с т и

кр и ­

сталла содержание теллурида германия больше,

чем

в

исходном

м а т е ­

ри але. По мере

р о с та

монокристалла

содержание герм ания

у м ен ьш ается,

в начале р е з к о ,

а

затем

почти

линейно ( р и с .4 ) . В

линейной

о б л ас т и

изменение

со става

составл яет

0 ,1 3 6 #

(ат,)-м м "^ п р и

/

=

0 ,0 8

в

и с ­

ходном м атериале,

Для монокристалла,

выращенного

из и с то ч н и к а ,

с о ­

держащего 0 ,0 3

мольные

доли

6eTet

изменение

с о с т а в а

в д о л ь

о си

р о -

о та

составляло

0 ,0 3 5

%

( а т . ) ‘мм"^. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При исследовании образцов РЪ^К Оек Те

на р ен тген о сп ек тр ал ьн о м

электронно-зондовом микроанализаторе обнаружены

м икровы деления

ф а­

зы, обогащенной теллуром, которые сконцентрированы в

о б л асти д еф е ­

ктов

структуры

(н а

дислокациях и

их

скоплениях)

и

были

обнаружены

на грани чувстви тельн ости м етода.

 

Однако

их

 

наличие

п о д тв ер ж д а е тс я

изменением концентрации носителей

 

за р я д а

в об р азц ах

п осле

и зо тер м и ­

ческого отж ига,

определенной

по измерениям

эффекта Х олла

п ри 300 и

84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.З. Зави си м о сть концентрации

носителей тока в

образцах

 

Те

от температуры

и зо тер м и ч еско го

отжига:

 

 

 

 

 

{ -

* = 0 ,0

A

W I

2 -

х = 0 ,0 3 ; 3 - * = 0 ,0 6 . 2, 3 -

 

отжиг в

ш ихте,обогащ енной

м еталлической компонентой (

о* = 0,10)

 

77 К. Отжиг

п р о во д и л ся

в инертной

атмосфере при температуре

923

К

в течение

72 ч ,п о с л е

ч е г о

ампулы

с образцами закалялись в воде.До

отжига ко н ц ен тр ац и я

дырок

в образцах

составляла

/>г?

= 2 '1 0 ^ с м ~ 3 ,

а после

отж ига

она в о з р а с т а л а в

2 ,5 - 3 р а з а . Этот

факт

свидетельст­

вует о

том , ч т о

в п р о ц ессе

отжига происходит растворение микрооса-

ждеиного

т е л л у р а , приводящ ее к

образованию электрически активных

вакансий в м етал л и ч еск о й подрешетке

и соответствующему повышению

концентрации

ды рок .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные

р е зу л ь т а т ы

находят свое объяснение на основе ана­

лиза фазовых

ди аграм м

и п роц ессов

испарения твердых растворов

 

Щ-х & х #

П ервон ачальн о

выросшая ч асть кристалла имеет большее

содержание

в е

по сравнению с

исходной шихтой вследствие

значи­

тельного

превыш ения

п арц и альн ого

давления паров

ffeTe

над давлени­

ем паров

Pi Те

 

Н еконгруэнтность испарения

& Те

приводит

к

насыщению к р и с т а л л а

теллуром и

при превышении предела его р аство ­

римости -

к

осаждению

фазных выделений на дефектах кристаллической

решетки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Границы

о б л а с т и

гом оген н ости

со

стороны металлической

компо­

ненты и ссл е д о в а л и с ь

н а

м онокристаллических образцах

 

 

Те

о

х = 0 ,0 3 ;

0 ,0 6

м етодом

Б ребри ка & ,

4 7 . Насыщение образцов

метал­

лической

ком понентой

проводили изотермическим отжигом в парах ших­

ты со става W f_ K Яех ) u ê ^ â .

гд е

â

=

0 ,0 2 т0 Д О . Величину

отклонения

от стехиометрии

отож дествляли с концентрацией носителей

тока,п олу ­

ченной

из

и зм ерен и й

эф ф екта Х олла.

 

 

 

 

 

 

,

Ооновная

особенность

э к с п е р т е н т о в

по насыщению

м ет а л л и ч е с ­

кой

компонентой образцов

 

Sex Те

 

-

невозм ож ность

с и н т е з а

ши­

хты

с избытком металлической компоненты, превыщающем

п р е д ел

е е

р а ­

створимости,

с

сохранением молярного

с о став а

х т в е р д о го

р а с т в о ­

р а . При этом,

если

избыток м еталла в

шихте не

превыш ает оп ределен ­

ное

значение

,

зависящее

от

молярного

с о с т а в а

т в е р д о г о р а с т в о ­

р а ,

то образцы при отжиге сохраняют исходный

/ ’-т и п

проводи м ости .

По рентгенодифрактометрическим

измерениям

парам етра

к р и с т а л л и е ч с -

кой

рещетки установлено изменение

молярности

х т в е р д о г о

р а с т в о ­

р а

(Pbf,x Set

 

Те

при

синтезе

с

избытком

м еталли ческой ком понен­

ты в зависимости

от его

значения

Р

для

исходного р а с ч е т н о г о

со ­

става

х

-

0 ,0 6

(р и с ,2 ) . Такое

изменение

м олярности

т в е р д о г о

р а ­

створа можно объяснить

следующим

образом .

Энтальпия

о б р а зо в а н и я

P i l e

(

d / / ° -

-1 6 ,9

ккал/м оль)

почти

в

3

р а з а

превыш ает

с о о т в е т ­

ствующую величину при

ОеТе

( Д //°= -6

ккал /м о л ь)

Д

/ .

В сл еств и е

этого

присутствие

свободного овинца в шихте при

тем п ер ату р е

си н те ­

з а

1000 °С приводит к реакции

замещения герм ания

 

свинцом

в

S e Те

о образованием

свободного германия в

твердой ф азе:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P â A S eT e

P ile

+ Se.

 

 

 

 

 

 

 

 

( I )

В случае полного замещения германия избыточным свинцом по

р еакц и и

(1)

в

твердом растворе

произойдет

изменение е г о

м олярн ого

с о с т а в а :

 

 

 

Щ -х

 

 

 

^

 

f y - x + $ (f-x ) ^ х -Р (Х -х ) ^

 

 

 

 

 

^

На р и с .2

прямой линией

изображена

зависим ость

содерж ания

P à T e

в

твердом растворе

от

избытка металлической

компоненты

в сл у ч ае

пол­

ного замещения германия свинцом для исходного

с о с т а в а

 

х

= 0 , 0 6 .

При

âf - у —

 

твердый раствор

во сстан авл и в ается

по

P âT ef

содерж а­

щего ф азу избыточного германия. Дальнейшее повышение

приводит

к появлению

фазы

свинца. Экспериментальные

точки

 

р а с п о л а га ю т с я

ни­

же рассчитанной зависимости, что

сви д етел ьству ет

 

о неполном

зам е ­

щении германия

свинцом в

Se Те

»

содержащемся

в

 

твер д о м

р а с т в о р е .

 

Образцы

/7-ти п а

проводимости были получены

 

при

и зо те р м и ч е с ­

ком

отжиге только

в

парах

шихты

с

 

 

у

~

, ч то ,н а п р и м е р ,

д л я

л =

= 0 ,0 6

составляет

 

S

=

0 ,0 6 4 ,

т . е .

с

шихтой,

в

ко то р о й п р и с у т с т ­

вовал

избыточный

свинец в

виде

фазы. Зависим ость

ко н ц ен тр ац и и

но­

сителей тока

в

образцах

P&f„x Seх Те, ( х

=

0 ,0 3 ;

0 , 0 6 ) ,

отожженных в

присутствии

такой

шихты,

от температуры

отж ига п р ед ставл ен ы

н а

р и с .З . Растворимость

м еталлической компоненты

им еет

р етр о гр ад н ы й

х ар актер ,

к ак и для

 

РЬТе . С понижением тем пературы

гр а н и ц а

об­

ласти

гомогенности

п ер есекает

линию

стехи ом етри ческого

с о с т а в а

86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при T =

 

850 К даю

/

=

0 ,0 3

и Т = 860 К для

ж

= 0 ,0 6 .

С увели­

чением

содерж ания теллури да германия в твердом растворе

р аство ­

римость

м етал л и ч еско й

компоненты

уменьш ается. Избыток металличе­

ской компоненты

в шихте

 

 

 

не позволял получать образцу я -

типа,

х о т я

в шихте

и

п ри сутствовал избыточный германий в

виде

фа­

зы. Более

т о г о ,

к а к

п о казал и измерения эффекта Холла на

образцах

из такой

шихты,

к о т о р а я

заведомо

была насыщена германием,

она

со­

храняла

 

р

- т и п

проводим ости .

Этот факт свидетельствует о различ­

ных м еханизм ах вн ед р ен и я

в кристаллическую решетку сверхстехиомет­

рических

атом ов

сви н ц а

и

герм ания. По-видимому,

сверхстехиометри­

ческий

 

сви н ец ,

к а к

и

в

РЬ/Ъ

3 t

47»

приводит

к

образованию

в а ­

кансий

 

в

подреш етке

те л л у р а ,

которые

являются

донорами. Внедрение

сверхстехиом етрических

атомов

 

германия происходит по т о м у

меха­

низму и

 

не

д а е т

д он орн ого

д ей стви я . Детальное

исследование

меха­

низма вн ед р ен и я

сверхстехиом етрических

атомов

германия в М ^х 5рх Тё

требует

 

дополнительны х

исследований независимыми методами.

 

 

 

На

м он окри сталли чески х образцах

Pbf_x ûex Те

{/

= 0 ,0 3 ;

0 ,0 6 ;

0,08)

р -

и /7 -ти п а

измерены

 

температурные зависимости

удельного

сопротивления и

коэф фициента Холла в диапазоне температур

77

-

300 К. Коэффициент

Х олла

практически

не

зависит

от

температуры

 

для исследуемы х

о б р азц о в

с концентрациями носителей

заряда я, р -

= i - I O ^ - 3 - Î O ^ 8

см "3

и

не имеет особенностей при температуре

 

Ш .

На температурны х зави си м о стях

 

удельного

сопротивления в

области

<Ш п о явл яется характерн ы й

пик

аномального рассеяния, о котором со­

общалось

в р а б о т а х

/ 2 ,

3 7 . Как

показали

измерения,

температура

Гс

максимума

о со б ен н о сти

в

з а в и с и м о с т я х .^

(Т) зависит

от

/

и

не

зависит

от

ти п а

и концентрации носителей зар яд а. По результатам

измерений

тем пературны х

зависим остей

коэффициента Холла и элект­

ропроводности построены температурные зависимости холловской под­

вижности Д ,

* Рн &

, которые

представлены

в логарифмическом

масш­

табе н а

р и с . 4

д л я о б р азц о в

р - т и п а

и н а

р и с .5 для

образцов

 

/7 -

типа. Кроме

ан о м ал ьн о го

уменьшения

подвижности при

 

£ , о кото­

ром сообщ алось р а н е е

/ 2 ,

 

3 7 ,

наблю дается

изменение

наклона

темпе­

ратурных зави си м о стей

подвижности в

низкотемпературной сегн ето -

электрической

ф а з е , ч т о

сви д етел ьству ет

об

изменении механизма

рассеяния п ри

ФП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х олловская подвиж ность

в халькогегащ ах

свинца в

области

при­

месной проводим ости при

д о статоч н о

высоких

температурах Т > 77

К

изменяется

с

тем п ер ату р о й

по

степенному

закону

'• Г

 

где

вс = 2 - 3 .

С ч и т а е т с я ,

ч то

при эти х

тем пературах;домишфующую роль

играет

р ао сея н и е

н а акку сти ч еск и х и

оптических фононах. При темпе­

ратурах

выше

£

-з а в и с м о о т ь

подвижности

в

образцах

Pbf_x Gex Tâ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87

аналогична

наблюдаемой в

P i Те

(р и с .4 , кр и вая 4 )

и п о д ч и н я е т с я

з а ­

кону

f a ” Т ~* , где

оС~

2 ,5 -3

для

образцов

/ 7 - т и п а

( р и с . 4 )

Ио<;=

= 2 ,0

для

ц -ти п а

(р и с .5 ) . Более

сильная

зави си м о сть

подвиж ности

. .

 

 

 

 

 

в об р азц ах

р - т т а .

о б ъ я с н я -

9(J*H» см / в с )

 

 

 

е то я д л я

р $ Т е

вл и ян и ем

 

 

 

 

 

 

 

второй

вал ен тн о й

зоны с

 

т я ­

 

 

 

 

 

 

желыми дырками,

к о т о р а я

 

на­

 

 

 

 

 

 

чинает

за п о л н я т ь с я

п р и

тем ­

 

 

 

 

 

 

п ературах

 

Л 200

К .

В о б л ас ­

 

 

 

 

 

 

ти

это й

тем пературы

наблю да­

 

 

 

 

 

 

е т с я излом

в

за в и с и м о ст и

по­

 

 

 

 

 

 

движности

 

д л я

р - Р д Т е .

В

об­

 

 

 

 

 

 

р а зц а х p -P à/-x fo x Те .д л я ко­

 

 

 

 

 

 

торых Тс é

 

! 5 0 f2 0 0

К ( х

^

 

 

 

 

 

 

^ 0 ,0 6 ) ,

наблю дался

та к о й

 

 

 

 

 

 

же

эффект

 

( р и с .4 ,

и злом

 

кри ­

 

 

 

 

 

 

вой

2 ) ,

ч т о п о д тв ер ж д ает

м о -

 

 

 

 

 

 

1дрлн,см*/дс)

 

 

 

 

 

Рис»4 .-Температурные

зависимости холловской подвиж ности в Рт/У*.х&к& :

1 - 1

 

=* 0 ,0 ; 2 -

я - 0 .0 3 ; 3 - х = 0 ,0 6 ( р 77 = 2 1 0 /Г с м ^ )

Р и с .5 .

Температурные

зависимости

холловской

подвиж ности в n - P à ^ e e J t ''

! -

Я

=

0 ,0 3 ; 2

-

/

=

0 .0 6

(

ti7? = j 2 - 3 ) - 1 0 v

ом*)

даль

двух

валентных

зон

и

для

Pèf_x ûex Те

.- При

т е м п е р ат у р ах ни­

же

Тс

 

происходит

р е зк а я

смена механизма р а с с е я н и я .

З ав и си м о сть

подвижности от

температуры

приобретает ви д

р ^ Т

' * 5

д л я о б р азц о в

jh и

 

п -т и п а

всех

исследуемых

со ставо в . Такую зави си м о сть подвиж ­

ности носителей зар яд а

от

температуры, по-видимому, о б у с л о в л и в а е т

88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доминирующий в к л а д

р а с с е я н и я н а

поляризованных акустических фо­

нонах, возникающ их

в

сегн ето ф азе

и з - з а

потери кристаллом

центра

инверсии. В р а б о т е

j b j н а

температурных

зависимостях подвижности

в эпитаксиальны х п л ен ках

fl-Pbf_x Gex Те наблюдается максимум при

появление к о т о р о го

о б ъясн ялось увеличением; экранирования

заряжен­

ных примесей з а с ч е т

р о с т а диэлектрической проницаемости вблизи

т . На м он окри сталли чески х образцах такой аффект не наблюдается.

1 . Абрикосов Н .Х .,

Шелимова Л .В . Полупроводниковые

материалы

на

основе соединений

 * ô s

- М .:

Наука,

1975. - 195 с .

 

2. Takaoka S . ,

М цгаае

К.

Anomalous

r e s i s t i v l t l n ear

the f e r r o e le c -

t r i k

p h a se

t r a n s i t i o n

i n

{Pd,Ge ,S?r)Te

a llo y semi conductors

/ /

Phys.

R ev.

b , -

1979 .

-

2Û . N ? .

- P.

2823-2833.

 

 

3. Абдуллин

X .A ., Л еб ед ев А .И . Влияние дефектов

и примесей на р ас ­

сеяние

н о си тел ей

вб л и зи

ф азового

перехода в

полупроводнике

с егн ето эл ек тр и к е

Pbr-xGex Те

 

/ /

Физика твердого тела. - 1 9 8 3 ,-

25 л î 2 . -

С . 3 5 7 Ï - 3 5 7 6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Равич

Ю .Й .,

Ефимова Б . А . |

Смирнов И.А. Методы исследования по­

лупроводников в

применении

к

халысогенидам свинца

РЬТе, PbSe ,

P éS .

 

-

М .:

Н ау ка, Ï9 6 8 .

-

303

о .

 

 

 

 

 

 

5. Гришечкина С .П ., Максимов

М .Х .,

Шотов А.П. Изменение подвижно­

сти* свободных н о си тел ей

в

Pâr-x Gex Те

* -ти п а

при сегиетоэлект-

|и ч ес к о м

ф азовом

переходе

/ /

Краткие

сообщ. по физике. ФИШ. -

УДК 539 Л 4 3 .4 3 6

539 Л .0 7 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г.В .Дднилш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НАБЛЮДЕНИИ ЯМР В МОНОКРШТАЛЛШЕСШ ПЛАСТИНАХ P i Те

 

В работе

 

Д 7

обнаруж ено

уширение

линий ЯМР,

вызванное

измельчени­

ем объемных

к р и с т а л л о в

РЬТе

. Более подробно влияние деформации

на резонансны е

сп ектры

я д ер

свинца в образцах с различной дыроч­

ной концентрацией и ссл ед о ван о

в

/ 2 ,

3 } . Было установлено,что в по­

рошкообразных

о б р а зц ах

и з - з а

упругих

напряжений вблизи дислокаций

возникает

движ ение

точечны х

деф ектов. Последнее с

течением време­

ни приводит

к

ком пенсации

носителей тока

в

объеш

крйсталла.Выяс-

нилооь,

ч т о

п р о ц е с с ком пенсации

не

явл яется

устойчивым и сильно

эависит

от

тем п ер ату р ы . В

этом случае

неустойчивость

спектров ЯМР,

связанная с

п л а ст и ч е с к о й деформацией,

затрудняет

получение досто­

верной информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У словия

наблю дения

ЯМР в

монокристаллических пластинах р ас ­

смотрены

в

р а б о т е / 1 7 ,

г д е

в

ч астн ости ,

показана

возможность ис­

следования р езо н ан сн ы х

сп ектров

в

проводящих пластинах толщиной

i - 0 ,5 * 0 ,8

мм. О днако

серьезным

недостатком таких исследований

является

вли ян и е ски н -эф ф екта

на

форму линий.

 

 

 

П риготовление

тон ки х

пластин

 

РЬТе » полностью прозрачных для

радиочастот

ЯМР, я в л я е т с я

трудной

зад ачей .

Это

связано прежде в с е -

89

РиС .1. Деформация

тонкой пластины

в процессе

р е за н и я :

 

 

 

1 -

монокристалл;

2 - струна;

3 -

о трезаем ая

пластина

 

 

Р и с .2 . Схема приготовления монокристаллических

п ласти н из ориенти ­

рованного монокристалла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го с легкой повреждаемостью кристаллической структуры

м а т е р и а л а м

также о необходимостью сохранения ориентации

п ласти н

м алой толщи­

ны

( 4 = Î00f200 мкм). Немаловажным фактором

я в л я е т с я

и эконом ия

дорогостоящ его материала при изготовлении о б р азц о в .

 

 

 

 

 

В данной работе наблюдение формы линий ЯМР осущ ествлено

 

н а

блоке ориентированных пластин,

приготовленных

по следующей м етоди ­

к е .-П р и нарезании

тонких пластин проволочной р е зк о й

с

прим енением

абрази ва или электрохимии отрезаемые пластины обычно

и зги б аю тся

вследствие

деформации поверхностного слоя

к р и стал л а

( р и с . 1 ) .

 

Для

устранения

это го

недостатка м онокристаллический

сл и то к о б р е з а л с я

по плоскостям, нацример (100)

и (0 1 0 ),

до

р азм ер о в ,

с о о тв етств у ю ­

щих

объему приемной катушки датчика сп ектром етра. От

о р и ен ти р о ван ­

ного

в трех

кристаллографических п лоскостях

о б р азц а

о т р е з а л а с ь

п е ­

р вая

пластина заведомо большой

толщины

(У ^ I

 

мм) с целью ц р е д о т в р а -

щения и зги ба пластины . После обработки п оверхн ости со

стороны

р е ­

зания пластина с

 

сохранением

ориентации

вновь

п р и к л еи вал ась

к

ме­

сту

среда и выполнялся следующий р а з р е з . Однако

при

этом толщ ина

последующих пластин уже со ставляла заданную

вели чи н у,

нацример

Ï0 0 мкм. Процедуру повторяли до тех п о р ,

п ока

не была

д о с т и г н у т а

необходимая

толщина п а к е та 5 -7

мм. После

э т о г о

п е р в а я

п л а с т и н а

о о -

шлифовывалась до

установленной

толщины

или ц р о сто исклю чалась

 

(р и о .2 ). Таким образом можно получить

п ак ет

тонких

п л а ст и н с

 

з а ­

данной ориентацией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измерения ЯМР были проведены

на п ак ете

п л асти н ,

г д е к р и с т а л ­

лографическая плоскость (100)

устан о вл ен а

нормально

к

внеш нему м а -

гнитнсму полю по

способу, предложенному в

/ 5 / .

К онцентрация

носи

телей то ка в ооразце разм ерам и охохь см“

 

 

 

 

 

-

 

—q

с о с т а в л я л а /? = 7 - и г ’ см

Спектр ЯМР п р ед ставл ял 'о о бо й сиш етричную линию ш и р и н о й ^ /'*

( 2 ,5 +

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги