Главная Промышленная автоматика.

Окончание табл. 1.1

Источник информации

Метод

Вид материала

Уровень энергии

Т, К

Уровень энергии при 300 К

Примечание

[31]

Фотоэлектронного парамагнитного резонанса

Объемный GaAs с Сг

Ь-у + 0,75 (Сг«)

- 0,6 (Сг*)

[42]

Спектроскопии глубоких уровней (СГУ)

Энитаксиальный GaAs с Сг (/7-тип)

£[/+0,78

-300

[37, 38]

Фотоемкостной спектроскопии глубоких уровней (ФСГУ)

Эпитаксиальный, жидкостная и газофазная элитак-сия: GaAs с Сг

0,65

[23]

Холла (темповой)

Объемный

GaAs сСг

£-£,-0,81 (£-,л+0,79)

[39]

Холла (темповой) (Л 7-3/2 =/(1/7))

Зонная плавка GaAs с Сг

£[/+0,8

[40]

Темновой проводимости (рГЗ/2=/(1/71)

Объемный

GaAs с Сг

££,-0,72 £-0,83 £-0,90

Относится к 3-уровне-вой модели. Различные значения в зависимости от содержания хрома в образце

[41]

Фото- и термостиму-лированной проводимости

Объемный GaAs сСг

£-0,56

£-0,56

Другие переходные металлы. Свойства примесей других переходных металлов в GaAs изучались во многих работах, в особенности в русской литературе. Эти элементы менее важны в практическом отношении, так как для GaAs наибольшее сопротивление получено с хромом [43]. Установилось мнение, что элементы Fe, Ni, Со и Мп образуют мелкие акцепторные уровни с увеличением энергии в порядке перечисления. Элементы Sc, Ti и V изучены менее подробно. Считается, что Sc и Ti - также акцепторы, а V может



вести себя как мелкий донор [43]. Исследования методом ЭПР показали, что в полупроводниках, кроме InSb и InAs, переходные металлы замещают катионные узлы и электрически ведут себя как однократно ионизированные акцепторы [44]. В табл. 1.2 приведены результаты изучения различными авторами положения уровней переходных металлов в GaAs. Недавно опубликована работа [53], в которой описана теоретическая модель для примесей переходных металлов в GaAs, результаты расчета согласно которой очень близки к экспериментальным результатам.

Таблица 1.2. Результаты экспериментального определення уровней переходных металлов в арсениде галлнн

Источник ин форма ции

Примечание

[21]

£[/+0,52

£[/+0,21

£[/+0,16

£[/+0,094

[45]

£[/+0,20

£[/+0,16

£[/+0,09

[22]

£[/+0,52

£[/+0,21 £[/+0,38

0,21 для эпи-таксиалыю-го слоя 0,38 для объемного материала

[46]

£[/+0,35

[47]

£[/+0,50

[48]

£[/+0,50

£[/+ +0,20--0,22

[49]

£[/+0,5 £[/+0,35

0,5 для Г =

= 0 К 0,35 для Г = = 300 К

[43]

£,,-0,22

Донорный уровень

[50]

£[/+0,57 £[/+0.87

[51]

££,-0,77

[52]

££,-0.45

Все акцепторы, кроме указанных.



1.1.2, МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛУИЗОЛИРУЮЩЕГО GaAs

Двух- и трехуровневые модели. В работах [1, З] впервые была описана двухуровневая модель с целью объяснения нолуизолирующих свойств некоторых "нелегированных" монокристаллов GaAs. хМодсль включает один мелкий донорный и компенсирующий глубокий акцепторный уровень. Эта модель позволяет объяснить экснеримеитаяъ-ные результаты, показывающие, что полуизолирующий материал всегда имеет проводимость и-типа, но она требует очень точной компенсации для того, чтобы получить низкое значение концентрации электронов (высокое удельное сопротивление). Возможность смешанной проводимости не рассматривалась. Рассматривался же механизм "авгокомпонсавди", позволяющий обеспечить требуемое почти равное количество мелких донорпых и глубоких акцепторных уровней [l]. Концентрация электронов согласно двухуровневой модели определяется следующим образом:

!де X =N/Np.

Согласно этому уравнению предполагается, что уровень Ферми расположен далеко от зоны проводимости и спиновое вырождение незначительно (fj = 1).

Было показано [i2], чю механизм автокомпенсации не позволяет объясн. гь наличие проводимости и-типа в полуизолирующем материале. Взамен была предложена трехуровневая модель, содс))жащая мелкий донорный, ппбокий донорный и мелкий акцепторный уровни. Для иолуизолирующего материала требуется, чтобы выполнялись условия

Материал не может иметь проводимость /ьтипа, поскощ.ку id/) Эта модель была позднее иодгверж/чсна исследованиями, е котогы.\ был установлен уровень/. (1,75 эВ [2, 4, с ее помощью ингсриреткруются рсзулыаты для чистого nenenipoBainioro Ga\s [54].

Согласно М()дели, предложенной в pa6oie (!-}, ко1ще11траш1я jjicKipoiioB определяется вьтражетщем

-(V-,V/5), (1.4)

которое может быть аппр!1Ксимировано как

п =---------- е

2(Л,4- V)

;шя нысокоомного полупроводника (ср. с уравнением (1.2)). Здесь t - энергетический зазор между зоной проводимости и i лубоким донорным уровнем.

Чтобы для материала, легированного хромом, устано.пнть, что хром дает г.чубокий акцепторный уровень, использовалась инверсная модель [8 j. В этом случае для полуизолирующего материала должны выполняться следующие требования-

Подобной точки зрения придерживались авторы работ [23, 39]. Применимость этой модели для GaAs, легированного хромом, была подвергнута сомнению [40] на том





0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.004