Статистический подход к процессу туннельной ионизации примесных центров вблизи гетерограницы
Аннотация
К настоящему времени всесторонне изучены процессы туннельной ионизации примесей вблизи границы раздела двух различных полупроводников. Определены важнейшие параметры контактных электронных состояний примеси. Однако расчетные выражения для этих параметров носят локальный характер, применительно к индивидуальной примеси. Между тем, как нетрудно понять, ряд процессов, таких как поток и диффузия носителей заряда через гетеропереход, носят ярко выраженный статистический характер. Это же относится и к процессам туннельной
ионизации мелких и/или глубоких примесей вблизи границы раздела. Статистический подход к расчету параметров туннельной ионизации примесей открывает новые перспективы для получения фундаментальной информации о поверхностных электронных состояниях.
Целью данной работы являлось исследование в рамках статистического подхода влияния гетерограницы на энергетический спектр мелких и глубоких центров. С этой целью на основе разложения отраженной квазиклассической волновой функции по полной системе сферических гармоник и последующего выделения амплитуды нулевой гармоники (s-компоненты) получена оценка для минимального расстояния от примеси до гетеробарьера и проведено уточнение пределов применимости результатов, полученных в других работах. Анализируются условия выполнения квазиклассического приближения, исходя из которых оценивается порядок величины минимальной высоты потенциального барьера (ямы).
В работе (с учетом оценки для минимального расстояния) получены усредненные формулы для энергетического сдвига основного уровня и времени жизни квазистационарного состояния в зависимости от расстояния до гетеробарьера. Приведены некоторые качественно новые соображения. Распределение примесных центров вблизи гетеробарьера предполагается равномерным. Обсуждается роль электронных переходов для реализации эффекта буферного поля как в случае мелких, так и глубоких центров. Центральное место уделяется оценкам различных
физических параметров, характеризующих электронные переходы вблизи гетеробарьера.
Скачивания
Литература
Ivanov M.G., Merkulov I.A., Efros Al.L. Energiya i shirina primesnogo urovnya vblizi geterogranitsy. [Energy and width of impurity level near interface]. Physics and Technics of Semiconductor. 1988; 22(4): 628-633. Available at: https://journals.ioffe.ru/articles/29200 (In Russ.)
Bresler M. S., Gusev O. B., Mikhaylova M. P., Sherstnev V. V., Yakovlev Yu. P., Yassievich I. N. Interfeysnaya yuminessensiya, obuslovlennaya nadbar’ernym otrajeniem, v izotipnoy geterostrukture p-InAs/P-InAsPSb. [Interface luminescence appearing above barrier reflection in the isotype heterostructure p-InAs/P-InAsPSb]. Physics and Technics of Semiconductor. 1991;25(2): 298–306. Available at:https://journals.ioffe.ru/articles/23313 (In Russ.)
Kryuchkov S. V., Syroedov G. A. Ionizatsiya primesnykh centrov v uzkozonnykh poluprovodnikakh peremennym elektricheskim polem. [Ionization of impurity centers in a narrow band-gap semiconductors by ac electric field]. Physics and Technics of Semiconductor. 1988;22(9): 1695–1697. Available at: https://journals.ioffe.ru/articles/29445 (In Russ.)
Glazov S. Yu., Badikova P. V. Ionization of impurities by a constant electric field in graphene with a wide forbidden band. Journal of Nano- and Electronic Physics. 2018;10(2): 02020-1–02020-5. https://doi.org/10.21272/jnep.10(2).02020
Béranger M. Study on the use of silicon drift detector to get information on light emitted by luminescent materials. American Journal of Physics and Applications. 2019;7(2): 34–42. https://doi.org/10.11648/j.ajpa.20190702.11
Shklovskiy B. I., Efros A. L. Elektronnye svoystva legirovannykh poluprovodnikov. [Electric properties of doped semiconductors]. Moscow: Nauka Publ.; 1979. 416 p. (In Russ.)
Khudyaev S. I. Otsenki integralov s pomoshchyu srednikh i nekotorye ikh primeneniya. [The estimations of integrals on the base of averages and some its applications]. Jurnal vychislitelnoy matematiki i matematicheskoy fiziki. 1982;22(2): 280-295. (In Russ.)
Bychkovskiy D. N., Konstantinov O. V., Tsarenkov B. V. Fazovyi perekhod dielektrik-metall: termodinamicheskiy aspekt problemy. [Phase transition dielectric-metal: thermodynamic aspect of the problem]. Physics and Technics of Semiconductor. 1995;29(1): 152–161. Available at: https://journals.ioffe.ru/articles/18064 (In Russ.)
Imamov E. Z., Kolchanova N. M., Kreshchuk L. N., Yassievich I. N. Rol’ rasseyaniya na melkikh neytralnykh centrakh v kineticheskikh yavleniyakh pri nizkoy temperature. [Role of scattering on shallow neutral centers in kinetic phenomena at low temperature]. Solid State Physics 1985;27(1): 69–76. (In Russ.)
Brudnyi V. N. Vliyanie jestkoy radiatsii na elektronnye, opticheskie i rekombinatsionnye svoystva soedineniy (Al,Ga,In)-P,(Al,Ga,)-As i ikh tverdykh rastvorov. [Influence of hard radiation on electrical, optical and recombination properties of the compositions (Al,Ga,In)-P,(Al,Ga,)-As and its solid solutions]. Izvestiya vuzov. Fizika. 2013;56(8): 37–39. Available at: https://w w w.elibrar y.ru/item.asp?id=20282740 (In Russ.)
Mironov A. G., Serov A. S. Electron energies and states at the deep impurity level in a semiconductor. Moscow University Physics Bulletin. 2011;66(3): 272–277. https://doi.org/10.3103/s0027134911030143
Stys L.E. Mekhanizm tunnel’noy termostimulirovannoy relaksatsii toka. [Tunnel thermostimulated relaxation mechanism of a current]. Physics and Technics of Semiconductor. 1989;23(11): 1971–1975. Available at: https://journals.ioffe.ru/articles/29999 (In Russ.)
Terukov I. E., Khuzhakulov E. S. Electron exchange between neutral and ionized germanium centers in PbSe. Semiconductors. 2005;39(12): 1371.https://doi.org/10.1134/1.2140306
Muratov T. T. Recombination of mobile carriers across boron excited levels in silicon at low temperatures. Semiconductors. 2019;53(12): 1573–1577. https://doi.org/10.1134/s1063782619160206
Colston G., Myronov M. Electrical properties of n-type 3C-SiC epilayers in situ doped with extremely high levels of phosphorus. Semiconductor Science and Technology. 2018; 33(10): 1–6.
https://doi.org/10.1088/1361-6641/aade67
Ma N., Jena D. Charge scattering and mobility in atomically thin semi- conductors. Physical Review X. 2014;4(1): 011043-1–011043-9. https://doi.org/10.1103/physrevx.4.011043
Mukashev B. N., Abdullin X. A., Gorelkinskii Yu. V. Metastable and bistable defects in silicon. Physics-Uspekhi. 2000;43(2): 139–150. https://doi.org/10.1070/pu2000v043n02abeh000649
Pakhomov A. A. Termoionizatsiya glubokikh centrov vblizi interfeysa. [Thermo-ionization of deep centers near interface]. Physics of the Solid State. 1992; 34(11): 3417–3420. Available at: https://journals.ioffe.ru/articles/22718 (In Russ.)
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
