Введение к работе
Актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов следует из приведенных вкзе аргументов.
Цель диссертации состояла в теоретическом исследовании процессов упругого и неупругого рассеяния медленных носителей заряда на мелких нейтральных примесных центрах в полупровод-киках. При этом рассматривались следующие задачи.
Анализ резонансных эффектов при упругом рассеянии электронов на атомах нейтральной примеси в полупроводниках; расчет сечения упругого рассеяния и температурной зависимости подвижности носителей заряда.
Изучение возможности эффективного одноэлектронного описания захвата носителей заряда мелкими нейтральными центрами в полупроводниках с учетом обменно-корреляционных и резонансных эффектов; расчет энергетической зависимости коэффициента захвата для случаев длинноволнового и коротковолнового потенциала электрон-фононного взаимодействия в области энергий электронов є - Єї,где sj- электронное сродство к атому примеси.
Задача о распределении потенциала в холлоескоы образце прямоугольной формы при наличии поперечного градиента концентрации свободных носителей заряда.
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем.
Показано, что упругое рассеяние носителей заряда на мелких примесных центрах е экспериментально исследуемом диапазоне температур в целом тлеет резонансный характер,причем, трипдетное - квазиреаонансный и дает значительный вклад в полное сечение рассеяния.
Определена связь мээду амплитудой рассеяния электрона на атоме водорода и коэффициентом при асимптотике двукэлектроа-ной волновой функции отрицательного иона водорода.
Установлено, что энергетическая зависимость коэффициента захвата носителей заряда на мелкие примесные центры имеет вид кривой с максимумом при є ~ si, что обусловлено резонансны},} характером упругого рассеяния.
Получено аналитическое реиение задачи о распределении потенциала в холлоеском образце прямоугольной формы при наличии поперечного градиента концентрации свободных носителей заряда.
Среди существенно новых результатов, полученных в диссертации, отметим следующие положения, выносимые на защиту.
1. Упругое рассеяние носителей заряда на мелких нейтральных примесных центрах имеет в целом резонансный характер. Сечение квазирезонансного триплетного рассеяния сравнимо по величине с сечением резонансного синглетного рассеяния при энергиях частиц є ~ еі, где si- энергия сродства атома щяые-си к носителю заряда. Учет триплетного- канала рассеяния псз-
7 валяет объяснить особенности в температурной зависимости подвижности носителей заряда при их рассеянии на нейтральных центрах в.области температур Т 10К.
-
Эффекты резонансного упругого рассеяния определяют энергетическую зависимость коэффициента захвата электронов с энергиями є - єі атомами мелкой примеси. Энергетическая зависимость коэффициента захвата в указанном диапазоне энергий имеет отчетливо выраженный максимум.
-
Поперечная неоднородность полупроводника в условиях эффекта Холла приводит к появлению дополнительной разности потенциалов между токовыми контактами и объемом полупроводника. Возникающая разность потенциалов пропорциональна магнитному полю и зависит от вида неоднородности.
Практическая и научная ценность работы определяются тем, что в ней получено удовлетворительное качественное и количественное теоретическое описание процессов упругого рассеяния и захвата носителей заряда мелкими нейтральных примесными центрами в полупроводниках. Показана определяющая роль резонансных эффектов при упругом и неупругом рассеянии медленных частиц на атомах примеси. Полученные результаты позволили объяснить экспериментально наблюдаемые особенности в температурной зависимости подвижности и в энергетической зависимости коэффициента захвата электронов и дырок в легированных слабо-компенсированных полупроводниках при низких температурах.
Исследован процесс фото-Холла в условиях поперечной неоднородности полупроводников. Полученное решение краевой задачи о распределении потенциала в холловском образце прямоугольной формы для случая экспоненциального распределения концентрации свободных носителей заряда позволило определить ха-
рактерную длину, определяющей неоднородность образца ив результатов обычных измерений эффекта Холла; таким образом было измерено сечение фотоионизации атомов Ga в Si.
Апробация работы и публикации. Содержание диссертации докладывалось на II Всесоюзной конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ашхабад, 1991) и на семинарах ИРЭ РАН.
Основные результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения. Ее объем составляет 94 страницы машинописного текста, включая 7 рисунков и список литературы из 72 наименований.
