АМО́РФНЫЕ И СТЕКЛООБРА́ЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ́

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, E_a – энер­гия ак­ти­ва­ции, σ_min – т. н. ми­ним. ме­тал­лич. про­во­ди­мость (по оцен­кам Мот­та, σ_min 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)].