Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин
Досліджено анізотропію термоЕРС Δα (при електрон-фононному захопленні) в умовах направленої пружної деформації, встановлено зв’язок між недіагональними компонентами тензора термоЕРС α як для n-Si, так і для n-Ge, а також з’ясовано причини, які призводять у випадку багатодолинних напівпровідників (н...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116714 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин / П.І. Баранський, Г.П. Гайдар // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 47. — С. 46-50. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-116714 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1167142017-05-15T03:02:27Z Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. Досліджено анізотропію термоЕРС Δα (при електрон-фононному захопленні) в умовах направленої пружної деформації, встановлено зв’язок між недіагональними компонентами тензора термоЕРС α як для n-Si, так і для n-Ge, а також з’ясовано причини, які призводять у випадку багатодолинних напівпровідників (навіть за незначної анізотропії розсіяння) до комутаційного ефекту, характерного для недіагональних компонентів. The anisotropy of thermoelectromotive Δα (at the electron-phonon entrainment) in the conditions of the directed elastic deformation was studied, the connection between the non-diagonal components of the thermoelectromotive tensor α both for n-Si, and for n-Ge was established, as well as the reasons that lead in the case of many-valley semiconductors (even at the insignificant scattering anisotropy) to the switching effect, typical for the non-diagonal components, were clarified. 2012 Article Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин / П.І. Баранський, Г.П. Гайдар // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 47. — С. 46-50. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 0233-7577 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116714 621.315.592:537.226.5:537.322 uk Оптоэлектроника и полупроводниковая техника Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Досліджено анізотропію термоЕРС Δα (при електрон-фононному захопленні) в умовах направленої пружної деформації, встановлено зв’язок між недіагональними компонентами тензора термоЕРС α як для n-Si, так і для n-Ge, а також з’ясовано причини, які призводять у випадку багатодолинних напівпровідників (навіть за незначної анізотропії розсіяння) до комутаційного ефекту, характерного для недіагональних компонентів. |
| format |
Article |
| author |
Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. |
| spellingShingle |
Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| author_facet |
Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. |
| author_sort |
Баранський, П.І. |
| title |
Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин |
| title_short |
Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин |
| title_full |
Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин |
| title_fullStr |
Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин |
| title_full_unstemmed |
Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин |
| title_sort |
про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116714 |
| citation_txt |
Про особливості анізотропії термоелектричних ефектів у напівпровідниках, пов’язаної зі специфікою прояву багатьох долин / П.І. Баранський, Г.П. Гайдар // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 47. — С. 46-50. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| series |
Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| work_keys_str_mv |
AT baransʹkijpí proosoblivostíanízotropíítermoelektričnihefektívunapívprovídnikahpovâzanoízíspecifíkoûproâvubagatʹohdolin AT gajdargp proosoblivostíanízotropíítermoelektričnihefektívunapívprovídnikahpovâzanoízíspecifíkoûproâvubagatʹohdolin |
| first_indexed |
2025-07-08T10:56:06Z |
| last_indexed |
2025-07-08T10:56:06Z |
| _version_ |
1837075968612630528 |
| fulltext |
46 ISSN 0233-7577. Oïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà, 2012, âûï. 47
ÓÄÊ 621.315.592:537.226.5:537.322
. . , . . *
, �
Äîñë³äæåíî àí³çîòðîï³þ òåðìîÅÐÑ (ïðè åëåêòðîí-ôîíîííîìó çà-
õîïëåíí³) â óìîâàõ íàïðàâëåíî¿ ïðóæíî¿ äåôîðìàö³¿, âñòàíîâëåíî çâ�ÿçîê ì³æ íåä³à-
ãîíàëüíèìè êîìïîíåíòàìè òåíçîðà òåðìîÅÐÑ � ÿê äëÿ n-Si, òàê ³ äëÿ n-Ge, à òàêîæ
ç�ÿñîâàíî ïðè÷èíè, ÿê³ ïðèçâîäÿòü ó âèïàäêó áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèê³â (íà-
â³òü çà íåçíà÷íî¿ àí³çîòðîﳿ ðîçñ³ÿííÿ) äî êîìóòàö³éíîãî åôåêòó, õàðàêòåðíîãî äëÿ
íåä³àãîíàëüíèõ êîìïîíåíò³â.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: áàãàòîäîëèííèé íàï³âïðîâ³äíèê, òåðìîÅÐÑ, àí³çîòðîï³ÿ òåðìî
ÅÐÑ, òåðìîåëåêòðè÷íèé òåíçîð, íàïðàâëåíà ïðóæíà äåôîðìàö³ÿ, ôîíîí.
Ç îãëÿäó íà òå, ùî òåðìîåëåêòðè÷í³ êîåô³ö³ºíòè º âçàºìî-
çàëåæíèìè, äëÿ ïðîñòîòè ðîçãëÿäàòèìåìî àí³çîòðîï³þ ëèøå äèôåðåí-
ö³éíî¿ òåðìîÅÐÑ:
= || � , (1)
äå || ³ � äèôåðåíö³éíà òåðìîÅÐÑ, ùî ðîçâèâàºòüñÿ â³äïîâ³äíî
âçäîâæ ³ ïîïåðåê âèä³ëåíîãî íàïðÿìó â òåðìîåëåêòðè÷íî-àí³çîòðîïíîìó
ìàòåð³àë³, à ó âèïàäêó áàãàòîäîëèííîãî íàï³âïðîâ³äíèêà � àíàëîã³÷í³
êîìïîíåíòè âçäîâæ ³ ïîïåðåê ³çîåíåðãåòè÷íèõ åë³ïñî¿ä³â.
Íà àí³çîòðîï³þ òåðìîÅÐÑ, ÿê â³äîìî, ïðèðîäà âèÿâèëàñÿ íå íàäòî ùåä-
ðîþ. Ñàìå òîìó, ïðîòÿãîì áàãàòüîõ äåñÿòèë³òü íå âäàâàëîñÿ âèÿâèòè ó ïðè-
ðîäíèõ óìîâàõ òåðìîåëåêòðè÷íî-àí³çîòðîïí³ ìàòåð³àëè ç 350 ìêÂ/ãðàä.
Îäíàê ç ïîÿâîþ òåîðåòè÷íî¿ ïðàö³ [1] ñèòóàö³ÿ ³ñòîòíî çì³íèëàñÿ. Àâòîðè
[1] ïîêàçàëè, ùî â áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ òèïó n-Ge (òåðìî-
åëåêòðè÷íî-³çîòðîïíèõ çà â³äñóòíîñò³ åëåêòðîí-ôîíîííîãî çàõîïëåííÿ
âíàñë³äîê êóá³÷íî¿ ñèìåò𳿠êðèñòàë³â) â óìîâàõ åëåêòðîí-ôîíîííî¿ âçàº-
ìî䳿 íà ð³âí³ îêðåìèõ ³çîåíåðãåòè÷íèõ åë³ïñî¿ä³â ìîæå âèíèêàòè âåëè÷å-
çíà àí³çîòðîï³ÿ òåðìîÅÐÑ, ùî ïåðåâèùóº 7000 ìêÂ/ãðàä.
² öÿ àí³çîòðîï³ÿ, ÿê áóëî âïåðøå ïîêàçàíî â ïðàö³ [2], à äåùî ï³çí³-
øå ³ â [3], çà äîïîìîãîþ ïðóæíî¿ íàïðàâëåíî¿ äåôîðìàö³¿ ìîæå áóòè âè-
âåäåíà íà ð³âåíü êðèñòàëà.
�
Ïðè õàðàêòåðíîìó äëÿ áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèê³â
çàêîí³ äèñïåðñ³¿ E P , òåíçîð � â îäí³é äîëèí³ ä³àãîíàëüíèé. ßêùî æ â³ñü
äåôîðìàö³¿ ðîçòàøóâàòè ó ïëîùèí³ 110 , òî çà äîâ³ëüíèõ Õ ³ (Õ � ìå-
õàí³÷íà íàïðóãà, � êóò, ÿêèé â³äðàõîâóºòüñÿ â³ä íàïðÿìó 0 01 ó
ïëîùèí³ 110 ) ñèìåòð³ÿ òåíçîðà � áóäå â³äïîâ³äàòè êðèñòàëàì ìîíî-
êë³ííî¿ ñèñòåìè, ïðè÷îìó â ðîçðàõóíêîâ³é ñèñòåì³ êîîðäèíàò (â³ñü «1» íà-
Ï.². Áàðàíñüêèé, Ã.Ï. Ãàéäàð, 2012
47
ïðàâëåíà âçäîâæ îñ³ äåôîðìàö³¿, â³ñü «3» � óçäîâæ 110 ) òåíçîð òåð-
ìîÅÐÑ áóäå âæå íåä³àãîíàëüíèì ³ àñèìåòðè÷íèì, òîáòî
12 21. (2)
Òàêèì ÷èíîì, àñèìåòð³ÿ òåíçîðà � ó öüîìó âèïàäêó � íàñë³äîê òîãî,
ùî íàï³âïðîâ³äíèê º áàãàòîäîëèííèé.
�
Ðåçóëüòàòè àíàë³çó âèðàç³â äëÿ êîìïîíåíò³â òåíçîðà � ïî-
êàçóþòü, ùî àñèìåòðè÷íîþ º ò³ëüêè åëåêòðîííà ÷àñòèíà � , à ôîíîííà
÷àñòèíà � ñèìåòðè÷íà. Ïðè÷èíîþ àí³çîòðîﳿ (à íå àñèìåòð³¿) òåðìî-
ÅÐÑ çàõîïëåííÿ (ïðè äåôîðìóâàíí³ n-Ge óçäîâæ <111>, a n-S³ � óçäîâæ
<001>) º íå ò³ëüêè àí³çîòðîï³ÿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ â êîæí³é ³ç äîëèí,
à é çóìîâëåíà äåôîðìàö³ºþ íååêâ³âàëåíòí³ñòü îñòàíí³õ. Ïðîòå íàâ³òü â
îáëàñò³ òåìïåðàòóð, çà ÿêèõ çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè íå â³äáó-
âàºòüñÿ, âèíèêຠàí³çîòðîï³ÿ äèôóç³éíî¿ ñêëàäîâî¿ òåðìîÅÐÑ, ÿêà ³ñòîò-
íî çàëåæèòü ÿê â³ä ìåõàí³÷íî¿ íàïðóãè Õ, òàê ³ â³ä êóòà äåôîðìàö³¿ ,
òîáòî
,e e
i k i k X . (3)
Àñèìåòð³ÿ äèôóç³éíî¿ ÷àñòèíè òåíçîðà òåðìîÅÐÑ âèçíà÷àºòüñÿ áåç-
ïîñåðåäíüî ïðîÿâîì åôåêòó áàãàòîäîëèííîñò³, çóìîâëåíîãî ÿâíîþ çàëåæ-
í³ñòþ òåðìîÅÐÑ ãðóïè åëåêòðîí³â (ùî ìàþòü åíåðã³þ Å) â³ä õ³ì³÷íîãî
ïîòåíö³àëó, ÿêèé ç³ çì³íîþ Õ çì³ùóºòüñÿ ïî øêàë³ åíåðã³é. Çà öèõ óìîâ
àñèìåòð³ÿ e� âèíèêຠëèøå ó ðàç³ â³äì³ííîñò³ â³ä íóëÿ ôóíêö³¿
,lnlnlnÔ
1
3
13
3
2
32
2
1
21 n
n
nn
n
n
nn
n
n
nn (4)
ÿêà çàëåæèòü â³ä â³äíîñíèõ ÷èñåë åëåêòðîí³â ÿê ì³í³ìóì ó òðüîõ ð³çíèõ
ãðóïàõ íååêâ³âàëåíòíèõ äîëèí. Àäæå, ÿêùî êîíöåíòðàö³¿ nk â ÿêèõ-
íåáóäü äâîõ äîëèíàõ, ùî íàëåæàòü äî ð³çíèõ ãðóï, çá³ãàþòüñÿ, òî ôóíê-
ö³ÿ Ô ïåðåòâîðþºòüñÿ íà íóëü. Ñàìå òîìó â n-S³, â ÿêîìó (çà ðîçãëÿíó-
òèõ óìîâ) ìîæå áóòè ðåàë³çîâàíî ëèøå äâ³ ãðóïè íååêâ³âàëåíòíèõ äîëèí,
òåíçîð e� ñèìåòðè÷íèé, à â n-Ge (çà òèõ ñàìèõ óìîâ) 12 21
e e , ïðè÷îìó
12 � 21 50 ìêÂ/ãðàä. Òàêîþ º ñèòóàö³ÿ ñòîñîâíî àñèìåò𳿠òåíçîðà � ,
îáóìîâëåíî¿ äåôîðìàö³éíîþ íååêâ³âàëåíòí³ñòþ äîëèí.
�
Îñê³ëüêè îñíîâí³ îñîáëèâîñò³ òåðìîåëåêòðè÷íèõ ³ òåðìî-
ìàãí³òíèõ ÿâèù ó áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ º íàñë³äêîì äîäà-
âàííÿ â³äïîâ³äíèõ òåðìîñòðóì³â, ùî âèíèêàþòü â îêðåìèõ äîëèíàõ, òî â
íàéá³ëüø çàãàëüíîìó âèïàäêó íå ò³ëüêè îäíîâ³ñíà ïðóæíà äåôîðìàö³ÿ, à
é ìàãí³òíå ïîëå ,H ùî çàäຠâèä³ëåíèé íàïðÿì ó êðèñòàë³, ïîâèíí³
ñïðè÷èíþâàòè ³ñòîòí³ çì³íè ñòðóêòóðè òåðìîìàãí³òíîãî òåíçîðà � , à
îòæå, ³ àí³çîòðîï³þ ê³íåòè÷íèõ êîåô³ö³ºíò³â. Öå, âðåøò³-ðåøò, ó âèïàäêó
áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèê³â ïðèçâîäèòü äî âèíèêíåííÿ íèçêè íî-
âèõ åôåêò³â, â³äñóòí³õ ó íàï³âïðîâ³äíèêàõ ç³ ñòàíäàðòíîþ çîíîþ ïðîâ³ä-
íîñò³.
48
Îäèí ³ç òàêèõ åôåêò³â óïåðøå áóëî òåîðåòè÷íî âèÿâëåíî ó ïðàö³ [5].
Öåé åôåêò º òåðìîìàãí³òíèì àíàëîãîì ïîçäîâæíüîãî åôåêòó Õîëëà
[6, 7] ³ ïîëÿãຠó âèíèêíåíí³ åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ, ïàðàëåëüíîãî ,H ÿêùî
îñòàííº îð³ºíòîâàíå ïåðïåíäèêóëÿðíî äî ãðà䳺íòà òåìïåðàòóðè, ÿêèé, ó
ñâîþ ÷åðãó, çá³ãàºòüñÿ ç ïîçäîâæíüîþ â³ññþ äîñë³äæóâàíèõ êðèñòàë³â. Ó
åêñïåðèìåíòàëüí³é ïðàö³ [8] íå ò³ëüêè ï³äòâåðäæåíî òåîðåòè÷í³ ïåðåäáà-
÷åííÿ çàëåæíîñò³ öüîãî åôåêòó â³ä Í, à é íåçàëåæíèì øëÿõîì îòðèìàíî
çíà÷åííÿ ïàðàìåòðà àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ â n-Ge (äëÿ 80 Ê),
ÿêå, ÿê âèÿâèëîñÿ, äîð³âíþº ô ô
|| / 8,5M ïðè Í = 30 êÅ ( ô
|| , ô �
ôîíîíí³ ñêëàäîâ³ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ â³äïîâ³äíî âçäîâæ ³ ïîïåðåê
äîâãî¿ îñ³ ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà). Òàêå çíà÷åííÿ Ì ê³ëüê³ñíî íå-
ïîãàíî óçãîäæóâàëîñÿ ç äàíèìè äëÿ öüîãî ïàðàìåòðà (Ì = 9,7), îäåðæà-
íèìè ï³ä ÷àñ âèâ÷åííÿ ï�ºçîòåðìîÅÐÑ ³ ï�ºçîîïîðó çà óìîâè â³äñóòíîñò³
ìàãí³òíîãî ïîëÿ [9].
Àëå íàâ³òü çà â³äñóòíîñò³ äåôîðìàö³¿ (òîáòî, ïðè Õ = 0), ÿê áóëî
ïîêàçàíî [10], ó íàï³âïðîâ³äíèêàõ ç íåñòàíäàðòíîþ çîíîþ ïðîâ³äíîñò³
êîìïîíåíòè òåíçîðà òåðìîÅÐÑ âèÿâëÿþòü äåÿê³ îñîáëèâîñò³ ñèìåòð³¿
ó çîâí³øíüîìó ìàãí³òíîìó ïîë³. ijéñíî, çà óìîâ, êîëè ìàãí³òíå ïîëå
H íàïðàâëåíå íå âçäîâæ ãîëîâíî¿ îñ³ ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà ³ íå
ëåæèòü ó ïëîùèí³, ùî ïåðïåíäèêóëÿðíà äî íå¿ (òîáòî çà íàÿâíîñò³
îð³ºíòàö³éíî¿ íåóçãîäæåíîñò³ ì³æ öèìè îñÿìè), ñï³ââ³äíîøåííÿ ñè-
ìåò𳿠äëÿ íåä³àãîíàëüíèõ êîìïîíåíò³â òåíçîðà � íàâ³òü ó âèïàäêó
îäí³º¿ äîëèíè (³ ìàãí³òíèõ ïîë³â ÿê çàâãîäíî ìàëî¿ íàïðóæåíîñò³) íå
âèêîíóþòüñÿ. Îòæå, ó öüîìó âèïàäêó âèÿâëÿºòüñÿ òàê çâàíèé åôåêò
êîìóòàö³¿:
i k k iH H . (5)
Âåëè÷èíó 0i k i k k iH H H íàçèâàþòü ì³ðîþ êîìóòàö³é-
íîãî åôåêòó â áàãàòîäîëèííîìó íàï³âïðîâ³äíèêó. Çàçíà÷èìî, ùî çà
ñóòòºâî¿ ðîë³ àí³çîòðîﳿ ðîçñ³þâàííÿ â îäíîäîëèííîìó íàï³âïðîâ³äíè-
êó ìîæóòü çì³íþâàòèñÿ çà çíà÷åííÿì íàâ³òü ä³àãîíàëüí³ êîìïîíåíòè
òåíçîðà � ïðè ³íâåðñ³¿ ìàãí³òíîãî ïîëÿ. Çà íàÿâíîñò³ æ äåê³ëüêîõ äî-
ëèí ó êîìóòàö³éíèé åôåêò ðîáèòèìå ñâ³é âíåñîê ³ åôåêò áàãàòîäîëèí-
íîñò³.
Íàâåäåìî êîìóòàö³éí³ ñï³ââ³äíîøåííÿ, îòðèìàí³ â [11], äëÿ äâîäî-
ëèííî¿ ìîäåë³, ÿêó ìîæíà ðåàë³çóâàòè çà äîïîìîãîþ ñèëüíî¿ îäíîâ³ñíî¿
ïðóæíî¿ äåôîðìàö³¿ n-Ge ³ n-S³ óçäîâæ 110 . Çã³äíî ç àíàë³çîì çà-
ñòîñóâàííÿ îäí³º¿ é ò³º¿ ñàìî¿ äâîäîëèííî¿ ìîäåë³ äî n-Ge ³ n-S³ ïîðî-
äæóº ³ñòîòíî â³äì³íí³ ðåçóëüòàòè. Öå ïîâ�ÿçàíî ç òèì, ùî ð³çíÿòüñÿ
âçàºìí³ ðîçòàøóâàííÿ îñåé ðîçãëÿíóòèõ äîëèí, ÿê³ ì³ñòÿòü åëåêòðîíè:
â n-S³ [12] ö³ îñ³ âçàºìíî ïåðïåíäèêóëÿðí³, à â n-Ge � ðîçòàøîâàí³ ï³ä
êóòîì, íå êðàòíèì /2 [10]. Ñàìå òîìó, ÿê ïîêàçàíî â [4], â n-Si
12 21
23 32
2
,
1
1
,
2
K
H H
K
K
H H
K
(6)
à ³íø³ êîìïîíåíòè (ïðè ñòåïåíåâ³é çàëåæíîñò³ E P ) çàäîâîëüíÿþòü
ñï³ââ³äíîøåííÿì ñèìåòð³¿, òîä³ ÿê â n-Ge
49
12 21
13 31
23 32
2 1
,
2
3
,
2
3
.
2 1
K
H H
K
K
H H
K
K
H H
K
(7)
Ïîðóøåííÿ ñï³ââ³äíîøåíü ñèìåòð³¿, ÿêå âèÿâèëîñÿ õàðàêòåðíèì äëÿ
ð³çíîãî ÷èñëà êîìïîíåíò³â i k òåíçîðà � â n-S³ é n-Ge, íàî÷íî ³ëþñò-
ðóº ïðîÿâ ñïåöèô³÷íèõ îñîáëèâîñòåé àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ íà ð³âí³
k -ïðîñòîðó é îðãàí³÷íèé çâ�ÿçîê öèõ ïðîÿâ³â ç îð³ºíòàö³ºþ ³çîåíåðãå-
òè÷íèõ åë³ïñî¿ä³â ùîäî ãîëîâíèõ îñåé êðèñòàëà.
Ñóêóïí³ñòü íàâåäåíèõ âèùå ðåçóëüòàò³â ïîêàçóº íàñòóïíå. Ïðîÿâ
îñîáëèâîñòåé àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ íà ì³êðî- é ìàêðîð³âíÿõ ó áàãàòîäî-
ëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ, ñïðè÷èíåíèõ íàêëàäàííÿì íà ö³ êðèñòàëè
íàïðàâëåíèõ çîâí³øí³õ âïëèâ³â (ìàãí³òíèõ ïîë³â àáî îäíîâ³ñíèõ ïðóæ-
íèõ íàïðóæåíü), ÿê³ ïðèçâîäÿòü äî îð³ºíòàö³éíèõ, äåôîðìàö³éíèõ òà ³í-
øèõ íååêâ³âàëåíòíîñòåé ó ãðóïàõ ³ îêðåìèõ åë³ïñî¿äàõ åíåð㳿 ç íàñòóï-
íèì ïåðåðîçïîä³ëîì íîñ³¿â çàðÿäó ì³æ íèìè, ïåðåáóäîâîþ ñòðóêòóðè é
çì³íîþ çà àáñîëþòíèì çíà÷åííÿì êîìïîíåíò³â òåíçîðà � , âèçíà÷ຠó
òàêèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ ÿê ê³íåòèêó åëåêòðîííèõ ïðîöåñ³â íà ð³âí³ ³çî-
åíåðãåòè÷íèõ åë³ïñî¿ä³â, òàê ³ ¿õí³é ïðîÿâ íà ð³âí³ êðèñòàëà [4].
1. Åêñïåðèìåíòàëüíî ï³äòâåðäæåíî òåîðåòè÷íå ïåðåäáà÷åí-
íÿ òîãî, ùî ñïåöèô³êà íàï³âïðîâ³äíèê³â äຠçìîãó îäåðæàòè â óìîâàõ
åëåêòðîí-ôîíîííîãî çàõîïëåííÿ ã³ãàíòñüê³ çíà÷åííÿ àí³çîòðîﳿ òåðìî-
ÅÐÑ (áëèçüêî äåñÿòê³â òèñÿ÷ ì³êðîâîëüò íà ãðàäóñ), ÿê³ ïðàêòè÷íî ðå-
àë³çóþòüñÿ çà äîïîìîãîþ âèâåäåííÿ ö³º¿ àí³çîòðîﳿ íà ð³âåíü êðèñòàëà ó
ðàç³ íàêëàäàííÿ îäíîâ³ñíî¿ ïðóæíî¿ äåôîðìàö³¿.
2. Ó ðàìêàõ ïîñë³äîâíî¿ ì³êðîñêîï³÷íî¿ òåî𳿠îá´ðóíòîâàíî ³ ï³ääàíî
ñòðîã³é åêñïåðèìåíòàëüí³é ïåðåâ³ðö³ (ó äîñë³äàõ ç Ge ³ S³ n-òèïó) óí³âåð-
ñàëüíèé çâ�ÿçîê ì³æ ï�ºçîîïîðîì ³ ï�ºçîòåðìîÅÐÑ â îáëàñò³ åëåêòðîí-
ôîíîííîãî çàõîïëåííÿ, ùî óòâåðäèëî ÿê àáñîëþòí³ çíà÷åííÿ ïàðàìåòðà
ô ô
|| /M (õàðàêòåðí³ äëÿ íåëåãîâàíèõ êðèñòàë³â), òàê ³ êîíöåíòðà-
ö³éíó çàëåæí³ñòü öüîãî âàæëèâîãî ïàðàìåòðà íà åêñïåðèìåíòàëüíî ðåà-
ë³çîâàí³é îñíîâ³.
3. Âñòàíîâëåíî ô³çè÷íó ïðèðîäó àñèìåò𳿠åëåêòðîííî¿ ÷àñòèíè òåí-
çîðà � ( 12 21
e e ), ùî âèíèêຠâ êðèñòàëàõ n-Ge çà äîâ³ëüíî¿ îð³ºíòàö³¿
ìåõàí³÷íî¿ íàïðóãè Õ ó ïëîùèíè 110 , ³ ç�ÿñîâàíî (ïðè òîìó ñàìîìó
äîâ³ëüíîìó âèáîð³ îñ³ äåôîðìàö³¿) ïðè÷èíó â³äñóòíîñò³ àíàëîã³÷íîãî
åôåêòó â êðèñòàëàõ êðåìí³þ.
4. Íàâåäåíî ô³çè÷íó ³íòåðïðåòàö³þ ïðè÷èí, ÿê³ ïðèâîäÿòü ó âèïàäêó
áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèê³â (íàâ³òü çà íåçíà÷íî¿ àí³çîòðîﳿ ðîçñ³-
þâàííÿ) äî êîìóòàö³éíîãî åôåêòó, ùî ïðîÿâëÿºòüñÿ íåä³àãîíàëüíèìè
êîìïîíåíòàìè òåíçîðà � [ i k k iH H ]. Ç�ÿñîâàíî ô³çè÷íèé çì³ñò
òèõ óìîâ (ó ïåðøó ÷åðãó � ïðîÿâ ñèëüíî¿ àí³çîòðîﳿ ðîçñ³ÿííÿ), çà íà-
ÿâíîñò³ ÿêèõ ìîæóòü çì³íþâàòèñÿ çà çíà÷åííÿì íàâ³òü ä³àãîíàëüí³ êîì-
ïîíåíòè òåíçîðà � ç³ çì³íîþ çíàêà (íàïðÿìó) ìàãí³òíîãî ïîëÿ.
50
5. Ïîñë³äîâíèé ï³äõ³ä äî àíàë³çó ðîçãëÿíóòèõ ÿâèù ³ç óðàõóâàííÿì
òåíçîðíîãî õàðàêòåðó äèôåðåíö³éíî¿ òåðìîÅÐÑ åëåêòðîí-ôîíîííîãî çà-
õîïëåííÿ ³ íàïðàâëåíèõ (îäíîâ³ñíèõ) çîâí³øí³õ âïëèâ³â äàâ çìîãó âíåñ-
òè çíà÷í³ çì³íè â ³ñíóþ÷³ óÿâëåííÿ ùîäî àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ (à îòæå,
é ³íøèõ òåðìîåëåêòðè÷íèõ ÿâèù) ó áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ.
Òàêèé ï³äõ³ä òàêîæ äàâ ìîæëèâ³ñòü îá´ðóíòóâàòè é åêñïåðèìåíòàëüíî
ïåðåâ³ðèòè íàéâàæëèâ³ø³ ïîíÿòòÿ ì³êðîñêîï³÷íî¿ òåî𳿠äëÿ ñóêóïíîñò³
îñíîâíèõ ÿâèù òåðìîåëåêòðè÷íîãî êëàñó [4, 10].
P.I. Baranskii, G.P. Gaidar*
ABOUT PECULIARITIES OF THE ANISOTROPY OF THERMOELECTRIC
EFFECTS IN SEMICONDUCTORS, CONNECTED WITH THE SPECIFIC
MANIFESTATIONS OF MANY VALLEYS
The anisotropy of thermoelectromotive (at the electron-phonon en-
trainment) in the conditions of the directed elastic deformation was studied, the connection
between the non-diagonal components of the thermoelectromotive tensor � both for n-Si,
and for n-Ge was established, as well as the reasons that lead in the case of many-valley
semiconductors (even at the insignificant scattering anisotropy) to the switching effect, typi-
cal for the non-diagonal components, were clarified.
Keywords: many-valley semiconductors, thermoelectromotive, anisotropy of thermo-
electromotive, thermoelectromotive tensor, uniaxially elastic deformation, phonon.
1. Ñàìîéëîâè÷ À.Ã., Áóäà È.Ñ. Âëèÿíèå óïðóãèõ äåôîðìàöèé íà òåðìîÝÄÑ â n-Ge â
îáëàñòè ýôôåêòà óâëå÷åíèÿ // ÔÒÏ. � 1969. � 3, âûï. 3. � Ñ. 400�408.
2. Àíàòû÷óê Ë.È., Èñêðà Â.Ä., Ïîïîâè÷ Ï.Ï. Àíèçîòðîïèÿ ïüåçîòåðìîÝÄÑ ïðè óâëå-
÷åíèè ýëåêòðîíîâ ôîíîíàìè // Òàì æå. � 1969. � 3, âûï. 10. � Ñ. 1458�1464.
3. Áàðàíñêèé Ï.È., Âèäàëêî Å.Í., Ñàâÿê Â.Â. Òåðìîýëåêòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè àíè-
çîòðîïíûõ òåðìîýëåìåíòîâ íà îñíîâå óïðóãî äåôîðìèðîâàííûõ êðèñòàëëîâ êðåì-
íèÿ n-òèïà // Òàì æå. � 1982. � 16, âûï. 11. � Ñ. 2015�2017.
4. Áàðàíñêèé Ï.È., Áóäà È.Ñ., Ñàâÿê Â.Â. Òåðìîýëåêòðè÷åñêèå è òåðìîìàãíèòíûå
ÿâëåíèÿ â ìíîãîäîëèííûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ. � Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1992. � 269 ñ.
5. Áóäà È.Ñ. Ïðîäîëüíûé òåðìîìàãíèòíûé ýôôåêò â n-Ge // ÔÒÏ. � 1969. � 3,
âûï. 5. � Ñ. 767�769.
6. Grabner L. Longitudinal Hall Effect // Phys. Rev. � 1960. � 117, N 3. � P. 689�697.
7. Baranskii P.I., Dakhovskii I.V. Longitudinal Hall-Effect in n-Ge // Phys. Stat. Sol. �
1966. � 15. � P. 57�61.
8. Èññëåäîâàíèå àíèçîòðîïèè ýôôåêòà óâëå÷åíèÿ ýëåêòðîíîâ ôîíîíàìè â n-Ge /
Ï.È. Áàðàíñêèé, È.Ñ. Áóäà, Â.Â. Êîëîìîåö è äð. // ÔÒÏ. � 1974. � 8, âûï. 11. �
Ñ. 2159�2163.
9. Drabble J.R., Groves R.D. The effect of strain on the Seebek coefficient of n-type germa-
nium // J. Phys. Chem. Sol. � 1960. � 12, N 3/4. � P. 285�294.
10. Áàðàíñêèé Ï.È., Áóäà È.Ñ., Äàõîâñêèé È. Â. Òåîðèÿ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ è òåðìî-
ìàãíèòíûõ ÿâëåíèé â àíèçîòðîïíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ. � Êèåâ: Íàóê. äóìêà,
1987. � 272 ñ.
11. Áóäà È.Ñ. Ïüåçîãàëüâàíîòåðìîìàãíèòíûå ÿâëåíèÿ â ìíîãîäîëèííûõ ïîëóïðîâîä-
íèêàõ. Àâòîðåô. äèñ. ... ä-ðà ôèç.-ìàò. íàóê. � Ë., 1982. � 25 ñ.
12. Áàðàíñêèé Ï.È., Ñàâÿê Â.Â., Ñèìîíåíêî Þ.Â. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü àíèçî-
òðîïèè òåðìîÝÄÑ óâëå÷åíèÿ â îäíîîñíî äåôîðìèðîâàííîì n-Si // ÔÒÏ. �
1984. � 18, âûï. 6. � Ñ. 1059�1063.
²íñòèòóò ô³çèêè íàï³âïðîâ³äíèê³â
³ì. Â.ª. Ëàøêàðüîâà
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 41
03028 Êè¿â
*²íñòèòóò ÿäåðíèõ äîñë³äæåíü
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 47
03680 Êè¿â
E-mail: gaydar@kinr.kiev.ua
Îòðèìàíî 19.01.2012
|