2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS

2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS

^ 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных изъянов с проводимостью CdS.
При значимых концентрациях СТД в нелегированном сбалансированном полупроводнике недостатки определяют положение уровня Ферми F, как и смещение его зависимо от критерий получения кристалла 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS, в этом случае – PCd(S2) и температуры. Диаграмма равновесия СТД показывает поблизости какого недостатка закреплен уровень Ферми, так как исключительно в этом случае может быть пртсутствие атомного недостатка в 2-х зарядовых 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS состояниях. Если концентрации разнозаряженных – свободных и заполненных – состояний 1-го и такого же недостатка равны, то уровень Ферми совпадает с уровнем этого недостатка. Если концентрация свободных состояний больше, чем заполненных электронами, то уровень 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS Ферми лежит несколько (в пределах~3-5kT) ниже уровня недостатка Е и, напротив.

Оценить положение уровня Ферми может быть по разрезам в границах всей области диаграммы. Проследим за конфигурацией концентраций 1-го и такого 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS же атомного недостатка в различных зарядовых состояниях с конфигурацией состава кристалла, т.е. перемещаясь по шкале составов PСd ( либо PS2 ). К примеру, используя рис.2.5.1, построенный на основании диаграммы равновесия СТД при 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS 11000С, разглядим изменение положения уровня Ферми с составом и перезарядку центров.





Рис. 2.5.1. Диаграмма равновесия СТД в CdS при 11000С с наложенным на

нее F и положением уровней изъянов в EgТ(300К) → деления на правой 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS шкале отложены от ЕС. Кристаллы, приобретенные для исследования, приведены понизу при тех же PCd(S2).


На рис. рис. 2.5.1 уровень F нанесен штрих-пунктиром и совмещен с сбалансированной диаграммой, определяющей смену типа изъянов с 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS составом. В правой части диаграммы при излишке кадмия главным типом изъянов является маленький донор - межузельный кадмий, который находится в зарядовых состояниях : Cdi x и Cdi • . Присутствие этих 2-х состояний свидетельствует о том, что 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS F закреплен поблизости маленького уровня Cdi x(•). Смещение уровня F по отношению к этому уровню при уменьшении излишка Сd может быть определено из соотношения

[Cdi ×] /[Cdi •] ≈ exp(ΔE/kT) , где ΔE 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS=Е-F . (2.5.1)

Уровень F, опускаясь к точке равных концентраций [Cdi×] =[Cdi •] (рис. 2.5.1) поблизости lgPCd=0.5, потом скачком перескакивает и закрепляется

поблизости уровня 2-ой ионизации Cdi . На диаграмме равновесия изъянов это сопровождается исчезновение 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS недостатка Cdi× и появлением двукратнозаряженного межузельного кадмия Cdi••, находящегося сейчас в равновесии с Cdi•. Предстоящее уменьшение излишка Cd приводит к опусканию F сразу с уменьшением [Cdi•]. Потом скачком F перескакивает на глубочайший 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS уровень 2-ой ионизации VCd//(/). При всем этом межузельный кадмий перестает быть донором – остается только его пустое по электронам состояние Cdi •• .

В отличие от ZnS – ZnSе, для сульфида кадмия оказывается вероятным предстоящее изменение состава в 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS сторону излишка серы с переходом F на уровень VCd× (/) – более маленького собственного акцептора.

Таким макаром, для нелегированного CdS положение F во всех случаях связано с положением уровней собственных точечных изъянов.

На рис. 2.5.2 расчетные 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS положения F приведены для 2-х температур равновесия изъянов. Видно, что при увеличении температуры миниатюризируется область гомогенности CdS, сокращается спектр давлений, при которых может быть получать кристаллы п-типа проводимости 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS.




Рис. 2.5.2 . Изменение положения уровня F с температурой равновесия изъянов.


Появление собственных акцепторов VСd/(×) при больших температурах может быть уже при наименьших лишних давлениях паров серы (огромных PCd на рис.2.5.2). Глубочайшие акцепторные уровни VСd 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS // (/) связаны с протяженностью высокоомной области, которая миниатюризируется с температурой.

Связь собственных точечных изъянов с проводимостью CdS. На примере одной из диаграмм, разглядим, как сказывается изменение типа изъянов с составом и изменение положения 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS F на проводимости CdS.

На рис. 2.5.3 приведено равновесие, соответственное условиям роста кристаллов при 11000С, также экспериментально измеренные значения электронной проводимости определенных образцов в этом же спектре давлений паров компонент. Из рисунка 2.5.3 видно 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS, что при огромных давлениях PСd резко возрастает проводимость CdS. Диаграмма, рассчитанная нами с учетом изъянов Френкеля, указывает, что рост проводимости σ сопровождается возникновением межузельного кадмия Cdi . Это подтверждает изменение интенсивности связанного на Cdi x(•) экситона 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS – полосы I2 (cм. дальше рис.3.3.2, кривая 3 ). Экситонные диапазоны демонстрируют, что изменение интенсивности полосы I2 , совпадает с конфигурацией проводимости, снятой на тех же кристаллах.



Рис. 2.5.3 . Зависимость электронной проводимости монокристаллов CdS 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS от типа собственных доноров и акцепторов, концентрации которых определяет расчетная для 11000С диаграмма равновесия изъянов.

Необходимо подчеркнуть, что в литературе по сей день остаются работы, где расчет равновесия СТД в CdS проводился по схеме 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS Шоттки [напр.22,12], невзирая на бессчетные данные, свидетельствующие о том, что межузельный кадмий является более обычным и превалирующим своим недостатком решетки CdS. Исключение межузельного кадмия из расчета равновесия в этих работах 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS приводит к неверным выводам, которые подразумевают компенсацию негативно заряженных VCd// только положительно заряженными V S •, невзирая на то, что Cdi• имеет значительно наименьшую энергию ионизации и должен участвовать в этом процессе с 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS большей вероятностью.

Рис.2.5.3 наглядно показывает, что изменение п-типа проводимости CdS следует за изменение [Cdi]. При всем этом становятся объяснимыми даже особенности хода кривой σ~ PСd .

1-ый участок кривой σ~PСd на диаграмме (lg PS2≈1) совпадает с 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS возникновением и повышением концентрации [Cdi •]. Донорами являются центры Cdi •(••). 2-ой участок (lg PS2≈Рдис) более резкого подъема кривой σ~PСd совпадает на диаграмме с включением в процесс более маленьких доноров 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS Cdi х(•). Разумеется, что конкретно Cdi определяет проводимость кристаллов СdS.

Переход к высокоомной области связан с доминированием глубочайших собственных акцепторов – VCd/(//). Точка п=р на диаграмме совпадает с возникновением нейтральных собственных акцепторов – VCdх 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS (рис. 2.5.3). Но для измерения р-типа проводимости требуется достаточная их концентрация, т.к. уровни VCdх также довольно глубочайшие (рис.1.4.2). Измерения еадежно находили р-тип проводимости в кристаллах № 7. Следовало ждать, что эталоны р-типа более 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS высокоомные, чем п-типа проводимости, что соответствует кристаллу № 7. Эталон № 23(24), по-видимому, мог быть подвержен вторичным превращениям (см.разд.3.1).

Электропроводность сульфида кадмия. Проводимость р-типа .

Согласно Р-Т-х диаграмме (рис. 2.4.1) кристаллы CdS 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS, приобретенные в нейтральных критериях, т.е. при давлении диссоциации Pдис , без введения излишка какого-нибудь компонента в паровую фазу, всегда n-типа проводимости.

Значение σ при Pдис изменяется от 0.15 Ом-1см 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS-1 (5000С) до 3∙10–4 Ом-1см-1 (13000С). Низкая проводимость при 5000С связана с уменьшением концентрации всех видов изъянов при низкой температуре, и а именно Cdix , который определяет проводимость. Как было показано в разд. 3.4, проводимость 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS CdS с излишком кадмия n- типа миниатюризируется при увеличении давления паров серы.

Высокоомная область по диаграмме рис.2.5.3 соответствует уменьшению концентрации [Cdi•] – это lgPCd ~0.4-0.3, и простирается до приметного роста концентрации акцепторов [VCd x 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS] это lgPCd –0,1- 0. Высокоомная область соответствует росту кристаллов с удельным сопротивлением ~10 9 Ом·см .

Сопоставление значений проводимости расчетных и экспериментально измеренных представлено в табл. 2.5.1 Измеренные значений проводимости приведены по данным рис.2.5.3, расчетные – для предельных значений 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS PCd и


Расчет проводимости по диаграмме . 2.5.1


μ

Разрез lg(PS2)= – 0.25


Донор Cdi Х

σnизм=10 -1 Ом-–1см-–1


Расчет

σn= 0,008×μn

[CdiХ]=5.36∙1016см -3


Разрез lg(PS2)=1.7


Акцептор VCdx

σpизм=10 – 2 Ом-1см--1


Расчет

σр= 0,007×μр

[VcdХ]=4.266∙1016 см -3

40

σn= 0.32 Ом-–1см 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS-–1

0.28 Ом-–1см-–1

20

σn =0.16 Ом-–1см-–1

0.14 Ом-–1см-–1

2

σn =0.016 Ом-–1см-–1

σ p =0.014 Ом-–1см-–1



PS2 диаграммы, представленной на рис.2.5.3 , т.е. в области давлений, когда реально еще вероятен рост кристаллов (см 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS. разд. 2.1, 3.1) Расчетные и измеренные значения проводимости согласуются, если принять, что для дефектных кристаллов п-типа подвижность порядка 40-20 cм2/В·с, а для образцов р-типа – порядка 2 cм2/В·с. Для дефектных кристаллов можно 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS ждать малых значений подвижности носителей. Вправду, в [69] исследования проводимости выявили зависимость подвижности электронов от критерий получения: на пленках CdS при низких температурах измерения была определена подвижность µn~10 cм2/В∙с. Удаление 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS от точки стехиометрии также значительно оказывает влияние на уменьшение µ.

В [24] приведены данные по измерению концентраций нейтральных и заряженных изъянов при излишке кадмия для различных температур Сопоставление этих результатов и суммарной концентрации собственных доноров расчетных 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS диаграмм поблизости Pдис при излишке Cd в спектре температур 700-1100 0С также свидетельствуют об их удовлетворительном согласовании.

Вернемся к способности получения ^ CdS р-типа проводимости. Дырочная проводимость была найдена для монокристаллов 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS CdS не только лишь по данным наших измерений. В первый раз монокристаллы CdS р-типа проводимости получены в работе [29]. В [71] монокристаллы р-типа зарождались исключительно в низкотемпературной зоне осаждения 850-9000С. Такие эталоны сохранялись при 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS закалке, а при неспешном охлаждении они получали n-тип. Удельное сопротивление их соответствовало 1012-1015 Ом·см. Монокристаллические пленки CdS р-типа были получены в [69] при температуре напыления 300-8000 С, при этом дырочный тип удавалось получить 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS только при подпылении серы. Величина подвижности дырок составила от 0, 8 до 2,4 см2/В· с.

Общая закономерность получения р-типа проводимости при низких температурах для CdS согласуется с критериями получения р 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS-типа проводимости и для других соединений A2B6 таких как ZnSe, ZnTe [25].

Анализ наших диаграмм подтверждает, что с ростом температуры выход на p-тип проводимости осложняется. Так, согласно нашим расчетным диаграммам, мы имеем 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS р-тип проводимости при 5000С, если PS2 = 0.3 кПа; при 12000С – это уже PS2 =31 кПа, а при 13000С давление паров серы должно достигать 65 кПа. Для кристаллов, выращенных для исследовательских работ при 11000С 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS, проводимость р-типа начинает промеряться при РS2 ~ 40кПа (рис.2.5.3).

Таким макаром, экспериментальные данные довольно отлично согласуются с расчетными, подтверждая, что дырочная проводимость в нелегированном CdS может быть получена. Но кристаллы р-типа нелегированного CdS фактически 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS не могут быть применены, т.к. при нужной для получения р-типа большой концентрация вакансии кадмия VCdx они уже при росте кристалла коагулирует, образуя поры и+ понижая концентрацию акцепторов. При всем этом 2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью CdS кристалл преобразуется в губчатое образование, чему содействует очередное явление – улетучивание серы в виде SO2 .


249-stalin-kaganovichu-12-avgusta-1932-g-s-2001-g-knigi-serii-vihodyat-na-russkom-yazike-v-izdatelstve.html
24dopolnitelnoe-obrazovanie-publichnij-doklad-upravleniya-obrazovaniya-administracii-zato-seversk.html
24metodika-ocenki-kreditosposobnosti-zaemshika-primenyaemoj-zao-vneshtorgbank-roznichnie-uslugi.html