Аморфные полупроводники и приборы на их основе

2. Структура аморфных полупроводников
Аморфные пленки Si, Ge и других полупроводниковых веществ по своим свойствам не представляют практического интереса. Образование некристаллической трехмерной сетки атомов приводит к появлению большого количества разрывов связей между атомами там, где расстояние между ними существенно превышают длину химической связи. Из этого следует появление высокой плотности локализованных состояний (10²⁰см^-3) в запрещенной зоне. Из-за специфики процесса электропроводности в аморфных полупроводниках управлять электрическими свойствами таких материалов практически невозможно.
Введение водорода в аморфные пленки кремния позволяет изменить его электрофизические свойства. После его введения, водород образует химическую связь с атомами кремния в местах точечных дефектов пленки, это показано на рисунке 1, б. Водород как бы «залечивает» их, получается «гидрированный» материал, который называется Si:H, он резко снижает плотность состояний в запрещенной зоне (до 10¹⁶-10¹⁷см^-3). Его можно легировать традиционными донорными и акцепторными примесями, это придает ему электронный или дырочный тип проводимости, создавать в нем p-n-переходы.
Аморфная форма Si и Ge образована группами, которая состоит из четырех атомов, образующие тетраэдры. На рисунке 2 представлена модель решетки аморфного Si. Аморфная форма отличается от кристаллической тем, что в аморфной тетраэдры ориентированы относительно друг друга случайным образом.
Рисунок 2 показывает существование «одиночной оборванной связи». Такие центры не существуют в кристаллическом кремнии, где отсутствующие атомы дают несколько оборванных связей.

Рисунок 1 - Фрагменты структур аморфного кремния с точечными дефектами (а), гидрогенизированного аморфного кремния (б):
1-точечные дефекты; 2, 3 – атомы кремния и водорода

Рисунок 2 – Механическая модель решетки аморфного кремния
3. Стеклообразные полупроводники
Халькогенидные стекла, такие, как As₂S₃, As₂Se₃, As₂Te₃, являются представителями этой группы. К этой группе так же относятся более сложные стекла, такие, как Te₈₁Ge₅₁A₄, где A – это элемент V группы периодической системы элементов. К этим материалам интерес вызван их применением в переключателях и запоминающих устройствах.
Электропроводность полупроводников такого типа описывается экспоненциальным законом:
(1)
при изменении σ в пределах 4-6 порядков величины. Для возникновения проводимости нужна термическая активация.