Science and world

Значения удельного сопротивления – 

 компенсированного переходного слоя
твердого раствора n-Si
1-x
Sn
x
, вычисленные из ВАХ при различных температурах 
Т, К 
293 
313 
333 
353 
373 
393 
413 
433 
453 

, 10
5 

cm 
5.74
3.95 
2.32 
1.50 
1.06 
0.69 
0.47 
0.26 
0.18 
Из температурной зависимости удельного сопротивления была построена зависимость 
)
/
1
(
)
/
1
ln(
T
f


, которая представлена на рис. 2. Из рис. 2 видно, что в исследованном диапазоне 
температур удельная проводимость (1/

) высокоомного слоя n-Si
1-x
Sn
x
имеет активационный характер с двумя 
экспоненциальными участками. На основе данных рис. 2, были оценены энергии активации удельной 
проводимости, которые имели значения, равные 

Е
1
= 0.21 eV и 

Е
2
= 0.35 eV. Как известно, Sn и А-центры в Si 
образуют уровни с E
Sn
= 0.25 eV и E
A
= 0.35 eV, соответственно [5]. По-видимому, энергетический уровень 
междоузельных атомов Sn расположен на 0.21 eV ниже потолка зоны проводимости твердого раствора Si
1-x
Sn
x
. 
Разница E
Sn
– 

Е
1
= 0.04 eV возможно обусловлена отличием энергии взаимодействия междоузельных атомов 
Sn с кристаллическими решетками Si и твердого раствора Si
1-x
Sn
x
. Однако А-центры как в Si, так и в Si
1-x
Sn
x
имеют одинаковый энергетический уровень. Это возможно связано с тем, что энергия связи вакансии с 
кислородом сильнее и влияние энергии упругих искажений кристаллических решеток Si и твердого раствора, 
возникающее за счет присутствием А-центров, не существенно.
Как известно, удельное сопротивление при данной температуре определяется концентрацией основных 
носителей (n): 

= 1/q

n
n. С учетом рассеяния носителей на тепловых колебаниях решетки и на основе данных 
табл. 2 была построена зависимость n от обратной температуры 1/Т (рис. 3а). Из рис. 3а видно, что 
концентрация свободных носителей в высокоомной базе при 293 К имеет значение ~ 2

10
10
см
-3
и растет с 
ростом температуры, достигая ~ 1

10
12
см
-3
при 453 К. Отсюда следует, что промежуточный слой n-Si
1-x
Sn
x
, 
формирующийся между p-Si и n
+
-Si
1-x
Sn
x
(0

x

0.04) слоями, действительно является сильно компенсированным 
материалом, и он в основном определяет электронные процессы в структуре в целом, в том числе и механизм 
переноса тока.
 
 
 
Рис. 3. Зависимость концентрации основных носителей – n от обратной температуры – 1/Т (а),
нескомпенсированных донорных центров – N
d
 от температуры – Т (b) высокоомного слоя твердого
раствора n-Si
1-x
Sn
x
 
300
350
400
450
5,0x10
10
1,0x10
11
1,5x10
11
2,0x10
11
2,5x10
11
N
d
, cm
-3
Т, К 
n
, cm
-3
0,0024
0,0028
0,0032
10
10
10
11
10
12
1/Т, 1/К 

---