Аморфные полупроводники и приборы на их основе

4. Зонные модели
Существует несколько моделей зонной структуры аморфных полупроводников. Рисунок 3 иллюстрирует особенности этих моделей.
4.1 Модель Коэна – Фрицше – Овшинского
В этой модели, изображенной на рисунке 3, а, всю запрещенную зону перекрывают хвосты плотности состояний, а зависимость плотности состояний однородная. Плавное уменьшение плотности локализованных состояний разрушает резкие края зоны проводимости и валентной зоны. Эта модель была предложена для халькогенидных стекол, которые используются в переключающихся устройствах. Главное возражение против модели Коэна – Фрицше – Овшинского была высокая прозрачность аморфных халькогенидов в области ниже края поглощения. Эта модель больше подходит для аморфного кремния.
4.2 Модель Дэвиса – Мотта
Согласно этой модели, хвосты локализованных состояний должны быть узкими и распространяться в запрещенную зону на несколько десятых эВ. Эта модель говорит о существовании зоны компенсированных уровней близких к середине запрещенной зоны. Модель Дэвиса – Мотта показана на рисунке 3, б, на котором через E_c и E_v обозначены энергии, которые разделяют области локализованных и делокализованных состояний. На рисунке 3, в, показано, что в центре этой зоны возможно расщепление на донорную и акцепторную зоны. Это приведет к закреплению уровня Ферми.

Рисунок 3 – Кривые плотности состояний для аморфных полупроводников: а – модель Коэна – Фрицше – Овшинского, б – модель Дэвиса – Мотта с зоной компенсированных уровней вблизи середины щели, в – модифицированная модель Дэвиса – Мотта, г - «реальное» стекло с дефектными состояниями
4.3 Модель поляронов малого радиуса
В некоторых аморфных полупроводниках носители заряда могут переходить в автолокализованное состояние (полярон малого радиуса), которое возникает в результате поляризации окружающей решетки атомов. Беспорядок в некристаллическом твердом теле приводит к замедлению движения носителей. Замедлением может вызываться локализация носителя, тогда, если последний останется на данном атоме долго для того, чтобы могло произойти перераспределение атомов, он сможет индуцировать смещение атомов в своей окрестности, которое приведет к формированию полярона малого радиуса.