АМО́РФНЫЕ И СТЕКЛООБРА́ЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ́
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
АМО́РФНЫЕ И СТЕКЛООБРА́ЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ́, вещества в аморфном (стеклообразном) состоянии, обладающие рядом свойств, характерных для кристаллич. полупроводников, напр. сильной температурной зависимостью электрич. проводимости, существованием порога оптич. поглощения и др. В отличие от кристаллических, большая часть А. и с. п. слабо чувствительна к добавлению примеси (важное исключение – аморфный гидрированный кремний a-Si:H).
Свойства некристаллич. веществ, для которых характерно отсутствие дальнего порядка (см. Дальний и ближний порядок), нельзя объяснить на основе классич. зонной теории кристаллов. Однако наличие ближнего порядка приводит к тому, что некоторые особенности энергетич. спектра электронов и электронных свойств оказываются подобными особенностям, характерным для кристаллич. полупроводников. Аналогом запрещённой зоны служит область энергий (щель подвижности), сплошь заполненная уровнями, отвечающими локализованным состояниям. Границы щели подвижности, разделяющие локализованные и делокализованные состояния, называют порогами подвижности.
В А. и с. п. уровень Ферми расположен в щели подвижности; при не слишком низких темп-рах проводимость σ осуществляется за счёт переноса электронов или дырок по делокализованным состояниям вблизи порогов подвижности и характеризуется температурной зависимостью:$$σ=σ_{min}exp(–E_a/kT),$$ где k – постоянная Больцмана, Ea – энергия активации, σmin – т. н. миним. металлич. проводимость (по оценкам Мотта, σmin порядка 200 Ом–1см–1). В области низких темп-р во мн. некристаллич. полупроводниках наблюдается прыжковая проводимость, обусловленная неупругим туннелированием электронов между локализованными состояниями. В халькогенидных стеклообразных полупроводниках эффективное взаимодействие между локализованными электронами может иметь характер притяжения; это приводит к их спариванию, и прыжковая проводимость, как правило, не наблюдается. В оптич. спектрах поглощения аморфных полупроводников (как и кристаллич. полупроводников) имеется полоса собственного поглощения, положение края которой определяет оптич. ширину запрещённой зоны, а отсутствие кристаллографич. порядка приводит к размытию края (хвосты коэф. поглощения).
Технология получения А. и с. п. существенно дешевле, чем кристаллических. Аморфные полупроводники (a-Si:H) используют для создания солнечных преобразователей, тонкоплёночных транзисторов и т. д., а интерес к стеклообразным полупроводникам (As2Se3, Si6Te24As15Ge5 и др.) в значит. степени обусловлен возможностью их использования для создания элементов памяти и переключателей на основе эффекта переключения, состоящего в быстром обратимом переходе системы между состояниями высокого и низкого сопротивления в сильных электрич. полях [открыт рос. физиками Б. Т. Коломийцем, Э. А. Лебедевым (1963) и амер. физиком С. Р. Овшинским (1966)].