Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках
Розглянуто фізичні чинники, що забезпечують появу анізотропії термоЕРС у багатодолинних напівпровідниках за умов направленої пружної деформації, а також зв’язки, які існують між параметрами анізотропії термоЕРС....
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2013
|
| Назва видання: | Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116726 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках / П.І. Баранський, Г.П. Гайдар // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2013. — Вип. 48. — С. 54-59. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-116726 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1167262017-05-15T03:02:38Z Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. Розглянуто фізичні чинники, що забезпечують появу анізотропії термоЕРС у багатодолинних напівпровідниках за умов направленої пружної деформації, а також зв’язки, які існують між параметрами анізотропії термоЕРС. This work devoted to consideration of the physical factors which provide the appearance of the anisotropy of thermoelectromotive in the multivalley semiconductors in a conditions of the directed elastic deformation, as well as to establishment of the bond that exists between the parameters of the anisotropy of thermoelectromotive and the anisotropy of mobility 2013 Article Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках / П.І. Баранський, Г.П. Гайдар // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2013. — Вип. 48. — С. 54-59. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. 0233-7577 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116726 621.315.592 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 |
Розглянуто фізичні чинники, що забезпечують появу анізотропії термоЕРС у багатодолинних напівпровідниках за умов направленої пружної деформації, а також зв’язки, які існують між параметрами анізотропії термоЕРС. |
| format |
Article |
| author |
Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. |
| spellingShingle |
Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| author_facet |
Баранський, П.І. Гайдар, Г.П. |
| author_sort |
Баранський, П.І. |
| title |
Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках |
| title_short |
Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках |
| title_full |
Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках |
| title_fullStr |
Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках |
| title_full_unstemmed |
Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках |
| title_sort |
фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116726 |
| citation_txt |
Фізичні фактори, що зумовлюють анізотропію термоерс і анізотропію рухливості в багатодолинних напівпровідниках / П.І. Баранський, Г.П. Гайдар // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2013. — Вип. 48. — С. 54-59. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. |
| series |
Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| work_keys_str_mv |
AT baransʹkijpí fízičnífaktoriŝozumovlûûtʹanízotropíûtermoersíanízotropíûruhlivostívbagatodolinnihnapívprovídnikah AT gajdargp fízičnífaktoriŝozumovlûûtʹanízotropíûtermoersíanízotropíûruhlivostívbagatodolinnihnapívprovídnikah |
| first_indexed |
2025-07-08T10:57:17Z |
| last_indexed |
2025-07-08T10:57:17Z |
| _version_ |
1837076041063989248 |
| fulltext |
54 ISSN 0233-7577. Oïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà, 2013, âûï. 48
ÓÄÊ 621.315.592
. . , . . 1
,
Ðîçãëÿíóòî ô³çè÷í³ ÷èííèêè, ùî çàáåçïå÷óþòü ïîÿâó àí³çîòðîﳿ
òåðìîÅÐÑ ó áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ çà óìîâ íàïðàâëåíî¿
ïðóæíî¿ äåôîðìàö³¿ (ïðè X || J || [111] â n-Ge ³ X || J || [100] â n-Si), à òàêîæ çâ�ÿçêè,
ÿê³ ³ñíóþòü ì³æ ïàðàìåòðàìè àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ ô ô/M ³ àí³çîòðîﳿ ðóõëè-
âîñò³ /K . Ïîêàçàíî, ÿê âêàçàí³ ïàðàìåòðè, ùî õàðàêòåðèçóþòü àí³çîòðîï³þ
â³äïîâ³äíèõ âåëè÷èí, ìîæíà îäåðæàòè ç âèì³ð³â âåëè÷èí íà ìàêðîð³âí³ (òîáòî ç âèì³ð³â
ïèòîìîãî îïîðó 0 ³ , à òàêîæ òåðìîÅÐÑ 0 ³ ) ó áàãàòîäîëèííèõ íåäåôîðìîâàíèõ
³ íàïðàâëåíî-äåôîðìîâàíèõ (ó ðàç³ ìåõàí³÷íîãî íàâàíòàæåííÿ Õ ) íàï³âïðîâ³ä-
íèêàõ. Ïðîâåäåíî ç³ñòàâëåííÿ ïàðàìåòð³â K ³ M, âèì³ðÿíèõ íà ìîíîêðèñòàëàõ n-Si,
ëåãîâàíèõ äîì³øêîþ ôîñôîðó ÷åðåç ðîçïëàâ òà øëÿõîì ÿäåðíî¿ òðàíñìóòàö³¿, ùî âè-
íèêຠïðè îïðîì³íåíí³ êðèñòàë³â êðåìí³þ òåïëîâèìè íåéòðîíàìè.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: áàãàòîäîëèíí³ íàï³âïðîâ³äíèêè, íàïðàâëåíà ïðóæíà äåôîðìàö³ÿ,
ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ, ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ ðóõëèâîñò³.
Àí³çîòðîï³ÿ òåðìîÅÐÑ � ÿâèùå äîñèòü ð³äê³ñíå, àäæå äëÿ ¿¿
âèíèêíåííÿ íåîáõ³äíà îäíî÷àñíà íàÿâí³ñòü íèçêè êîíêðåòíèõ ô³çè÷íèõ
÷èííèê³â (äèâ. ïðàö³ [1�7]). Òîìó òóò ìè ëèøå íàãàäàºìî, ùî ó âèÿâëå-
íèõ âèïàäêàõ âîíè çâîäÿòüñÿ äî îäíî÷àñíîãî âèêîíàííÿ äåÿêèõ ñïå-
öèô³÷íèõ óìîâ, à ñàìå:
íàÿâíîñò³ äåê³ëüêîõ ìåõàí³çì³â àí³çîòðîïíîãî ðîçñ³ÿííÿ ³ îäí³º¿
ãðóïè íîñ³¿â ñòðóìó ç àí³çîòðîïíîþ åôåêòèâíîþ ìàñîþ;
³çîòðîïíîãî ðîçñ³ÿííÿ ³ îäí³º¿ ãðóïè íîñ³¿â ñòðóìó ç àí³çîòðîïíîþ
åôåêòèâíîþ ìàñîþ;
íàÿâíîñò³ äåê³ëüêîõ ãðóï íîñ³¿â ñòðóìó, ç ÿêèõ õî÷à á îäíà ìຠõà-
ðàêòåðèçóâàòèñÿ àí³çîòðîïíîþ åôåêòèâíîþ ìàñîþ ïðè îäíîìó ìåõàí³çì³
ðîçñ³ÿííÿ;
ñóòòºâîãî ïðîÿâó åëåêòðîí-ôîíîííîãî çàõîïëåííÿ â ôîðìóâàíí³
çàãàëüíî¿ òåðìîÅÐÑ -íîñ³¿â ñòðóìó ç àí³çîòðîïíîþ åôåêòèâíîþ ìàñîþ.
Íà ìîæëèâ³ñòü ïîÿâè òåðìîÅÐÑ, ïîâ�ÿçàíî¿ ç åôåêòîì çàõîïëåííÿ
åëåêòðîí³â ôîíîíàìè, âïåðøå çâåðíóòî óâàãó â òåîðåòè÷í³é ïðàö³ [8].
Ïåðø³ äîñë³äè â öüîìó íàïðÿìêó íà áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ
(Ge ³ Si n-òèïó) áóëî âèêîíàíî â ïðàöÿõ [9�11].
-
 îäíîäîëèíí³é ìîäåë³ (òîáòî â íàïðàâëåíî-äåôîðìîâàíèõ
êðèñòàëàõ), êîëè íàïðÿì òåìïåðàòóðíîãî ãðà䳺íòà (grad T àáî Ò) çá³ãàºòüñÿ
ç ãîëîâíîþ â³ññþ ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà, åôåêò çàõîïëåííÿ åëåê-
òðîí³â ôîíîíàìè âèÿâëÿºòüñÿ á³ëüø ñóòòºâî, í³æ â ³íøèõ íàïðÿìêàõ;
àí³çîòðîï³ÿ òåðìîÅÐÑ çà öèõ óìîâ òàêîæ ³ñòîòíî çðîñòàº. ßê ïîêàçàëè
òåîðåòè÷í³ ðîçðàõóíêè [6, 12�14] òà åêñïåðèìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè [7], àí³-
çîòðîï³ÿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ ñàìå çà öèõ óìîâ ìîæå äîñÿãàòè âåëè÷åç-
Ï.². Áàðàíñüêèé, Ã.Ï. Ãàéäàð, 2013
55
íèõ çíà÷åíü: â³ä 4250 äî 42 500 ìêÂ/Ê, ùî â ïðèíöèï³ íåìîæëèâî ïðè
³íøèõ ìåõàí³çìàõ âèíèêíåííÿ ( ³ � ñêëàäîâ³ òåðìî-
ÅÐÑ â³äïîâ³äíî âçäîâæ ³ ïîïåðåê äîâãî¿ îñ³ ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà).
Óðàõîâóþ÷è, ùî òåíçîð � ñêëàäàºòüñÿ ³ç äâîõ ÷àñòèí:
ô� � �e , (1)
äå � e ³ ô� � â³äïîâ³äíî åëåêòðîííà (äèôóç³éíà) ³ ôîíîííà ñêëàäîâ³
òåðìîÅÐÑ, àâòîðè ïðàöü [15, 16], îá÷èñëèâøè åëåêòðîííó êîìïîíåíòó òåð-
ìîÅÐÑ (ÿêà ìîæå áóòè â³ä�ºìíîþ ÷è äîäàòíîþ çàëåæíî â³ä òèïó ïðîâ³äíîñò³
íàï³âïðîâ³äíèêà) çà ñï³ââ³äíîøåííÿì
*
, ,2e
n p n p
k
e
, (2)
äå e � çàðÿä åëåêòðîíà; k � còàëà Áîëüöìàíà; k/e = 86 ìêÂ/ãðàä; *
,n p �
çâåäåíèé õ³ì³÷íèé ïîòåíö³àë (åëåêòðîííèé ÷è ä³ðêîâèé çàëåæíî â³ä òèïó
ïðîâ³äíîñò³), çíàéøëè íàñòóïí³ âèðàçè äëÿ àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ îáîõ
êîìïîíåíò â n-Ge:
ôe , (3)
1
1 2
2
2 2
ln
4 1 2 1
4 1 1 8 13 1
3 3
e
n
n n
nk K K
K Ke K K n n
K K K
, (4)
ô ô 1 2
0
2 2
1 2 1
4 1 1 8 12 1
3 3
n nM K
K KK K M n n
K K K
. (5)
Òóò n1 � ÷èñëî åëåêòðîí³â ó äîëèí³, ðîçì³ùåí³é âçäîâæ îñ³ äåôîðìàö³¿;
n2 � ÷èñëî åëåêòðîí³â ó êîæí³é ç äîëèí, ðîçì³ùåíèõ ï³ä êóòîì äî îñ³
äåôîðìàö³¿; /K � ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ ðóõëèâîñò³; , �
ðóõëèâîñò³ íîñ³¿â çàðÿäó âçäîâæ ³ ïîïåðåê äîâãî¿ îñ³ ³çîåíåðãåòè÷íîãî
åë³ïñî¿äà â³äïîâ³äíî; ô ô/M � ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ çà-
õîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè; ô, ô � ôîíîíí³ ñêëàäîâ³ òåðìîÅÐÑ
â³äïîâ³äíî âçäîâæ ³ ïîïåðåê äîâãî¿ îñ³ ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà; ô
0 ,
ô � ôîíîíí³ ñêëàäîâ³ òåðìîÅÐÑ áåç òèñêó (ìåõàí³÷íå íàâàíòàæåííÿ
íà çðàçîê â³äñóòíº Õ = 0) ³ â íàñè÷åíí³ (Õ ), ÿê³ äîð³âíþþòü
äîñë³äíèì äàíèì 0 ³ ( 0, � çíà÷åííÿ òåðìîÅÐÑ ó íåäåôîðìîâà-
íèõ ³ â äåôîðìîâàíèõ çðàçêàõ) áåç åëåêòðîííî¿ ñêëàäîâî¿:
ô
0 0
å ,
ô ôå .
Äëÿ n-Si çàïèøåìî
1
1 2
2
1 2
ln
4 1 2 1
1 13 1 2 1 2
e
n
n n
nk K K
K Ke K K n n
K K
, (6)
56
ô ô 1 2
0
1 2
1 2 1
2
1 12 1 2 1 2
n nM K
K KK K M n n
K K
. (7)
Ôîíîííó ñêëàäîâó òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè íå-
äåôîðìîâàíîãî êðèñòàëà ô
0 , ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ ðóõëèâîñò³ K ³ ïàðà-
ìåòð àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè Ì, ÿê³ âõî-
äÿòü äî ôîðìóë (5) ³ (7), ìîæíà îá÷èñëèòè çà â³äïîâ³äíèìè âèðàçàìè,
íàâåäåíèìè â ïðàöÿõ [7, 17], àáî çà ðåçóëüòàòàìè âèì³ð³â ï�ºçîòåðìîÅÐÑ
÷è ï�ºçîîïîðó [7, 9]. Òàê, ïàðàìåòð K âèçíà÷àþòü çà ôîðìóëîþ
0
3 1
2 2
K , (8)
äå
0
lim x
x
çà óìîâ, êîëè ìåõàí³÷íå íàâàíòàæåííÿ Õ ³ ñòðóì J íà-
ïðàâëåí³ â³äïîâ³äíèì ÷èíîì: â n-Ge X || J || [111], â n-Si X || J || [100].
Ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè åêñïå-
ðèìåíòàëüíî çíàõîäÿòü ³ç òåðìîåëåêòðè÷íèõ âèì³ð³â ç³ ñï³ââ³äíîøåííÿ
ô
ô ô
0
ô
2
.
2 1 1
K
M
K
(9)
Äëÿ êîíöåíòðàö³é íîñ³¿â çàðÿäó â ³íòåðâàë³ 1012 ne 1017 ïðè
Ò = 85 Ê â n-Ge ³ 1013 ne 2 1016 ïðè Ò = 85 Ê â n-Si êîíöåíòðàö³éí³
çì³íè Ì = Ì (ne), îäåðæàí³ ç äîñë³ä³â, íàâåäåí³ ó âèãëÿä³ â³äïîâ³äíèõ
ãðàô³ê³â ó ïðàö³ [7]. Òàì ñàìî ìîæíà çíàéòè (çà íåîáõ³äíîñò³) ³ êîíöåí-
òðàö³éí³ çì³íè òåðìîÅÐÑ ÿê íåäåôîðìîâàíèõ, òàê ³ ñèëüíî äåôîðìîâà-
íèõ (çà óìîâ X || Ò || [111] äëÿ n-Ge òà X || Ò || [001] äëÿ n-Si) ïðè
÷³òêîìó ïðîÿâ³ åôåêòó çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè (òîáòî ïðè
Ò = 85 Ê). Ùîá ïîì³òíî íå âïëèâàòè íà ñåðåäíþ òåìïåðàòóðó çðàçêà, ùî
çàäàºòüñÿ òåìïåðàòóðîþ íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà, grad T íà çðàçêó
íåîáõ³äíî çàäàâàòè, ïî ìîæëèâîñò³, íåçíà÷íèì ïåðåïàäîì òåìïåðàòóð
Ò = Ò2 � Ò1, ÿêèé â ðîáî÷èõ óìîâàõ íå ïåðåâèùóâàòèìå 5 ãðàä/ñì. Ó
öèõ äîñë³äàõ ïîòð³áíî çàáåçïå÷óâàòè îäíîì³ðí³ñòü òåïëîâîãî ïîòîêó,
ÿêîìîãà çíèæóþ÷è áîêîâ³ âòðàòè òåïëà â³ä äîñë³äæóâàíèõ çðàçê³â,
ï³äòðèìóþ÷è â öüîìó âèïàäêó äîáðîòíó áîêîâó òåïëîâó ³çîëÿö³þ.
K ,
n-SI,
Çã³äíî ç ðåçóëüòàòàìè åêñïåðèìåíòó íåéòðîííî-ëåãîâàí³ êðè-
ñòàëè ñèë³ö³þ (çà ðàõóíîê ÿäåðíî¿ òðàíñìóòàö³¿ 30Si â àòîìè ôîñôîðó 31Ð ïðè
îïðîì³íåíí³ òåïëîâèìè íåéòðîíàìè) SiÒË â³äð³çíÿþòüñÿ â³ä çâè÷àéíèõ
êðèñòàë³â Si, ëåãîâàíèõ äîì³øêîþ ôîñôîðó ³ç ðîçïëàâó SiÇ íå ëèøå
ï³äâèùåíîþ ãîìîãåíí³ñòþ ó ðîçïîä³ë³ äîì³øêè ïî îá�ºìó [18, 19], à é
á³ëüø âèñîêèìè çíà÷åííÿìè ðóõëèâîñò³ íîñ³¿â çàðÿäó (äèâ. òàáëèöþ)
çà ³íøèõ ð³âíèõ óìîâ.
Âèíèêຠïèòàííÿ, ÷è âèÿâëÿòüñÿ àíàëîã³÷í³ ïåðåâàãè â êðèñòàëàõ Si
ïîð³âíÿíî ç³ çâè÷àéíèìè êðèñòàëàìè Si òîä³, ÿê òåñòîâèìè áóäóòü ÿâèùà,
57
Çíà÷åííÿ Ê = / || ³ /ô ôM äëÿ êðèñòàë³â n-Si <P>, ëåãîâàíèõ äîì³øêîþ ôîñôîðó
÷åðåç ðîçïëàâ (SiÇÂ) òà íåéòðîííèì îïðîì³íåííÿì (òîáòî çà ðàõóíîê ÿäåðíî¿ òðàíñìóòàö³¿) (SiÒË)
Âèä
ëåãó-
âàííÿ
300Ê,
Îì ñì
ne 77Ê 10
�13,
ñì�3
e , ìêÂ/Ê
(ðîçðàõóíîê)
ô
0 10-3,
ìêÂ/Ê
ô 10�4,
ìêÂ/Ê
77Ê 10
�4,
ñì2/(Â ñ)
K M
SiÇÂ 200 1,9 1227 8,1 3,20 1,925 5,4 6,6
SiÒË 200 1,7 1250 8,0 2,60 2,068 5,6 4,8
SiÇÂ 55 5,7 1132 7,9 3,05 1,900 5,3 6,4
SiÒË 55 5,7 1132 7,3 2,35 2,133 5,4 4,9
ïîâ�ÿçàí³, íàïðèêëàä, ç ðîçñ³ÿííÿì ôîíîí³â, à íå åëåêòðîí³â, ùî åêâ³âàëåí-
òíî ï³äâèùåííþ ðîçä³ëüíî¿ çäàòíîñò³ çà ðîçì³ðàìè ðîçñ³þâà÷³â (äåôåê-
ò³â), îñê³ëüêè äîâæèíà õâèë³ äå Áðîéëÿ íàâ³òü äîâãîõâèëüîâèõ ôîíîí³â
ô < å.
Äàí³ ïðàö³ [20] ñâ³ä÷àòü ïðî òå, ùî çà çàäàíî¿ ïîëÿðèçàö³¿ äîâãî-
õâèëüîâèõ ôîíîí³â (l àáî t) çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè â íàïðÿìêó
äîâãî¿ (ãîëîâíî¿) îñ³ ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà º âèçíà÷àëüíèì, òîáòî
( , ) ( , )l t l t , à ïðè çàäàíîìó íàïðÿìêó â³äíîñíî îñåé åë³ïñî¿äà ïåðåâàæàþ÷à
ðîëü ó çàõîïëåíí³ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè íàëåæèòü ôîíîíàì ïîçäîâæíüî¿
ïîëÿðèçàö³¿, òîáòî ( ) ( )
, ,
l t . Óíàñë³äîê öüîãî, ç³ñòàâëåííÿ òåðìîåëåê-
òðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé ð³çíèõ çðàçê³â (ëåãîâàíèõ, íàïðèêëàä, ð³çíèìè ñïîñî-
áàìè) ïîòð³áíî ïðîâîäèòè ñàìå çà êîìïîíåíòîþ ( )l , òîìó â³äïîâ³äíî äî
îäåðæàíèõ íàìè ðåçóëüòàò³â ( )ÇB ( )ÒË/ 1,7l l . Çâ³äñè âèïëèâàº, ùî ïî-
çäîâæí³ ôîíîíè (êîòðèìè ïåðåâàæíî âèçíà÷àºòüñÿ ôîíîííà ñêëàäîâà
òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â ôîíîíàìè âçäîâæ äîâãî¿ îñ³ ³çîåíåðãå-
òè÷íîãî åë³ïñî¿äà ô ( )l ) åôåêòèâí³øå ðîçñ³þþòüñÿ â òðàíñìóòàö³éíî-
ëåãîâàíèõ (ùî çàçíàëè ëèøå òåõíîëîã³÷íîãî â³äïàëó) êðèñòàëàõ, í³æ ó
çâè÷àéíèõ êðèñòàëàõ Si, ëåãîâàíèõ äîì³øêîþ ôîñôîðó ç òàêîþ ñàìîþ
êîíöåíòðàö³ºþ ÷åðåç ðîçïëàâ.
Âèêîðèñòàâøè åêñïåðèìåíòàëüíî âèì³ðÿí³ (ïðè Ò 85 Ê) çíà÷åííÿ
òåðìîÅÐÑ ó íåäåôîðìîâàíèõ ( 0) ³ äåôîðìîâàíèõ ( ) òðàíñìóòàö³éíî-
ëåãîâàíèõ çðàçêàõ n-Si (ç³ çíà÷åííÿìè ïèòîìîãî îïîðó çà ê³ìíàòíî¿ òåì-
ïåðàòóðè 300Ê 200 ³ 55 Îì ñì), à òàêîæ çâ³ëüíèâøè ö³ äàí³ â³ä âíåñêó
åëåêòðîííî¿ (äèôóç³éíî¿) êîìïîíåíòè òåðìîÅÐÑ å, ìîæíà îòðèìàòè
çíà÷åííÿ òåðìîÅÐÑ, ïîâ�ÿçàíî¿ ç âèÿâîì åôåêòó çàõîïëåííÿ åëåêòðîí³â
ôîíîíàìè, à ñàìå: ô ³ ô . Çà ôîðìóëîþ (9) íà ï³äñòàâ³ îäåðæàíèõ ðå-
çóëüòàò³â çíàõîäèìî ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ Ì, ÿêèé
õàðàêòåðèçóº ôîíîííó ï³äñèñòåìó: ÒË ô ô/ 5Ì . Òàêèì ÷èíîì,
ñóòòºâî çìåíøóþ÷è ïàðàìåòð àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ çàõîïëåííÿ ïîð³âíÿíî
ç ÌÇ 6,5, äåôåêòè, ÿê³ íå ïîâí³ñòþ óñóâàþòüñÿ òåõíîëîã³÷íèì â³äïàëîì
ïðè 750 Ñ ïðîòÿãîì ê³ëüêîõ ãîäèí, íå çíèæóþòü, îäíàê, ðóõëèâ³ñòü â òðàíñ-
ìóòàö³éíî-ëåãîâàíèõ çðàçêàõ ( ÒË), ïðî ùî ñâ³ä÷èòü âèêîíàííÿ íåð³âíîñò³
ÒË > Ç (äèâ. òàáëèöþ), õàðàêòåðíå äëÿ íåéòðîííî-ëåãîâàíèõ ³ çâè÷àé-
íèõ êðèñòàë³â, ïîä³áíèõ ì³æ ñîáîþ çà ³íøèìè ïàðàìåòðàìè.
Îòæå, çàëèøêîâ³ äåôåêòè, ÿê³ âèíèêàþòü ó êðèñòàëàõ Si óíàñë³äîê ¿õ
ëåãóâàííÿ çà ðàõóíîê îïðîì³íåííÿ òåïëîâèìè íåéòðîíàìè ³ ÿê³ íå óñó-
âàþòüñÿ ïðè òåõíîëîã³÷íîìó â³äïàë³, íå âèÿâëÿþòü ïîì³òíîãî âïëèâó íà
åëåêòðîííó ï³äñèñòåìó, àëå ñóòòºâî çì³íþþòü åôåêòè, ÿê³ ïðîò³êàþòü çà
ó÷àñòþ äîâãîõâèëüîâèõ ôîíîí³â (äëÿ ÿêèõ, ÿê ïîêàçóþòü îö³íêè, çíàê
çâè÷íî¿ íåð³âíîñò³ ô < å íå çì³íþºòüñÿ).
58
1. Ðîçãëÿíóòî ô³çè÷í³ ïåðåäóìîâè, ùî çàáåçïå÷óþòü ïîÿâó
àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ ó áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ â
óìîâàõ íàïðàâëåíî¿ ïðóæíî¿ äåôîðìàö³¿ (ïðè X || J || [111] � â n-Ge òà
X || J || [100] � â n-Si).
2. Ç�ÿñîâàíî, ÿê ïàðàìåòðè àí³çîòðîﳿ òåðìîÅÐÑ ô ô/Ì ³
àí³çîòðîﳿ ðóõëèâîñò³ /Ê , ùî õàðàêòåðèçóþòü àí³çîòðîï³þ â³äïî-
â³äíèõ âåëè÷èí â³äíîñíî ãîëîâíèõ îñåé ³çîåíåðãåòè÷íîãî åë³ïñî¿äà ³ ïî-
â�ÿçàí³ ì³æ ñîáîþ çà äîïîìîãîþ ôîðìóëè (9), ìîæíà îäåðæàòè ç âèì³ð³â
âåëè÷èí íà ìàêðîð³âí³ (òîáòî ç âèì³ð³â ïèòîìîãî îïîðó 0 ³ òà òåðìîÅÐÑ
0 ³ ) ó áàãàòîäîëèííèõ êðèñòàëàõ.
3. dzñòàâëåíî ïàðàìåòðè K ³ Ì, âèì³ðÿí³ íà ìîíîêðèñòàëàõ, ëåãîâà-
íèõ äîì³øêîþ ôîñôîðó ÷åðåç ðîçïëàâ àáî øëÿõîì ÿäåðíî¿ òðàíñìóòàö³¿
(çà ðàõóíîê îïðîì³íåííÿ êðèñòàë³â Si òåïëîâèìè íåéòðîíàìè). Ðåçóëüòà-
òè ïîð³âíÿëüíèõ äîñë³ä³â ïîêàçàëè, ùî çàëèøêîâ³ äåôåêòè, ÿê³ âèíèêàëè
ó êðèñòàëàõ Si ó ïðîöåñ³ òðàíñìóòàö³éíîãî ëåãóâàííÿ (³ ÿê³ íå óñóâàëèñÿ
ïðè òåõíîëîã³÷íîìó â³äïàë³ ïðè 750 Ñ ïðîòÿãîì ê³ëüêîõ ãîäèí), íå âè-
ÿâëÿëè ïîì³òíîãî âïëèâó áåçïîñåðåäíüî íà åëåêòðîííó ï³äñèñòåìó, îä-
íàê ñóòòºâî çì³íþâàëè åôåêòè, ùî â³äáóâàëèñÿ çà ó÷àñòþ äîâãîõâèëüî-
âèõ ôîíîí³â, ÿê³ çàäîâîëüíÿþòü íåð³âíîñò³ ô << å.
P.I. Baranskii, G.P. Gaidar1
PHYSICAL FACTORS THAT CAUSE
HE ANISOTROPY OF THERMOELECTROMOTIVE
AND THE ANISOTROPY OF MOBILITY
IN MULTIVALLEY SEMICONDUCTORS
This work devoted to consideration of the physical factors which provide
the appearance of the anisotropy of thermoelectromotive in the multivalley
semiconductors in a conditions of the directed elastic deformation (at X || J || [111] in n-Ge
and X || J || [100] in n-Si), as well as to establishment of the bond that exists between the
parameters of the anisotropy of thermoelectromotive ô ô/M and the anisotropy of
mobility /K . It is shown how these parameters, characterizing the anisotropy of the
corresponding quantities, can be obtained from the measurements of magnitudes at the
macrolevel (i. e. from measurements of resistivity 0 and , and thermoelectromotive 0
and ) in multivalley undeformed and deformed directionally (when mechanical stress is
Õ ) semiconductors. A comparison of the parameters of K and M, measured on single
crystals of n-Si, doped with phosphorus through the melt and by nuclear transmutation that
occurs during irradiation of silicon crystals by thermal neutrons, was made.
Keywords: multivalley semiconductors, directed elastic deformation, the anisotropy pa-
rameter of thermoelectromotive, the anisotropy parameter of mobility.
1. Ñàìîéëîâè÷ À.Ã., Êîðåíáëèò È.ß., Äàõîâñêèé È.Â. Àíèçîòðîïíîå ðàññåÿíèå ýëåê-
òðîíîâ íà èîíèçèðîâàííûõ ïðèìåñÿõ // Äîêë. ÀÍ ÑÑÑÐ. � 1961. � 139,
¹ 2. � Ñ. 355�358.
2. Ñàìîéëîâè÷ À.Ã., Êîðåíáëèò Ë.Ë. Âèõðåâûå òåðìîýëåêòðè÷åñêèå òîêè â àíèçî-
òðîïíîé ñðåäå // ÔÒÒ. � 1961. � 3, âûï. 7. � Ñ. 2054�2059.
3. Àíèçîòðîïíîå ðàññåÿíèå ýëåêòðîíîâ íà èîíèçèðîâàííûõ ïðèìåñÿõ è àêóñòè÷å-
ñêèõ ôîíîíàõ / À.Ã. Ñàìîéëîâè÷, È.ß. Êîðåíáëèò, È.Â. Äàõîâñêèé è äð. // Òàì
æå. � 1961. � 3, âûï. 11. � Ñ. 3285�3298.
4. Ñàìîéëîâè÷ À.Ã., Íèöîâè÷ Ì.Â., Íèöîâè÷ Â.Ì. Ê âîïðîñó îá àíèçîòðîïèè ïüåçî-
òåðìî-ÝÄÑ â êðåìíèè è ãåðìàíèè // ÓÔÆ. � 1967. � 12, ¹ 7. � Ñ. 1214�
1216.
5. Ýëåêòðè÷åñêèå è ãàëüâàíîìàãíèòíûå ÿâëåíèÿ â àíèçîòðîïíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ /
Ï.È. Áàðàíñêèé, È.Ñ. Áóäà, È.Â. Äàõîâñêèé, Â.Â. Êîëîìîåö. � Êèåâ: Íàóê.
äóìêà, 1977. � 270 ñ.
6. Áàðàíñêèé Ï.È., Áóäà È.Ñ., Äàõîâñêèé È.Â. Òåîðèÿ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ è òåð-
ìîìàãíèòíûõ ÿâëåíèé â àíèçîòðîïíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ. � Êèåâ: Íàóê. äóìêà,
1987. � 272 ñ.
7. Áàðàíñêèé Ï.È., Áóäà È.Ñ., Ñàâÿê Â.Â. Òåðìîýëåêòðè÷åñêèå è òåðìîìàãíèòíûå
ÿâëåíèÿ â ìíîãîäîëèííûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ. � Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1992. � 268 ñ.
8. Ãóðåâè÷ Ë.Ý. Òåðìîýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà ïðîâîäíèêîâ // ÆÝÒÔ. � 1946. � 16,
âûï. 3. � Ñ. 193�227.
9. Herring C. Transport properties of a many-valley semiconductor // Bell Syst. Techn. J. �
1955. � 34, N 1. � P. 237�290.
10. Herring C., Geballe T.H., Kunzler J.E. Analysis of Phonon-Drag Thermomagnetic effects in
n-type Germanium // Ibid. � 1959. � 38, N 3. � P. 657�747.
11. Herring C., Geballe T.H., Kunzler J.E. Phonon-drag thermomagnetic effects in n-type
Germanium. I. General Survey // Phys. Rev. � 1958. � 111, N 1. � P. 36�57.
12. Ëüâîâ Â.Ñ. Ãàëüâàíîìàãíèòíûå è òåðìîìàãíèòíûå ýôôåêòû â äåôîðìèðîâàííîì
n-Ge // ÔÒÒ. � 1966. � 8, âûï. 5. � Ñ. 1351�1364.
13. Ñàìîéëîâè÷ À.Ã., Áóäà È.Ñ. Âëèÿíèå óïðóãîé äåôîðìàöèè íà òåðìîýäñ â n-Ge â
îáëàñòè ýôôåêòà óâëå÷åíèÿ // ÔÒÏ. � 1969. � 3, âûï. 3. � Ñ. 400�408.
14. Samoilovich A.G., Buda I.S., Dakhovskii I.V. Anisotropy of Thermomagnetic Effects in
n-Ge // Phys. status solidi. � 1967. � 23, N 1. � P. 229�236.
15. Galvanothermomagnetic effects in anisotropic media / P.I. Baranskii, I.S. Buda, I.V. Dak-
hovskii et al. // Phys. status solidi. B. � 1975. � 67, N 1. � P. 291�299.
16. Ðîëü àí³çîòðîﳿ ì³êðî- ³ ìàêðîð³âí³â ó ôîðìóâàíí³ òåðìîåëåêòðè÷íèõ ³ òåðìî-
ìàãí³òíèõ ÿâèù ó áàãàòîäîëèííèõ íàï³âïðîâ³äíèêàõ / Ë.². Àíàòè÷óê, Ï.². Áàðàíñü-
êèé, ².Ñ. Áóäà òà ³í. // ³ñí. ÀÍ ÓÐÑÐ. � 1989. � ¹ 2. � Ñ. 17�30.
17. Áàðàíñêèé Ï.È. Òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ÿâëåíèé
ïåðåíîñà â ìíîãîäîëèííûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ / Ïîä ðåä. Î.Â. Ñíèòêî // Ôèçè-
÷åñêèå îñíîâû ïîëóïðîâîäíèêîâîé ýëåêòðîíèêè. � Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1985. �
Ñ. 161�172. � 303 ñ.
18. Haas W.E., Schnoller M.S. Silicon doping by nuclear transmutation // J. Electron. Mater. �
1976. � 5, N 1. � P. 57�68.
19. Schnoller M. Breakdown behavior of rectifiers and thyristors made from striation-free
silicon // IEEE Trans. Electron Devices. � 1974. � 21, N 5. � P. 313�314.
20. Ôîíîí-ôîíîííàÿ ðåëàêñàöèÿ ïðè ýôôåêòàõ óâëå÷åíèÿ â n-Ge / Ï.È. Áàðàíñêèé,
È.Ñ. Áóäà, Â.Â. Êîëîìîåö è äð. // ÔÒÏ. � 1975. � 9, âûï. 9. � Ñ. 1680�1684.
²íñòèòóò ô³çèêè íàï³âïðîâ³äíèê³â
³ì. Â.ª. Ëàøêàðüîâà
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 45
03028 Êè¿â
1²íñòèòóò ÿäåðíèõ äîñë³äæåíü
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 47
03680 Êè¿â
e-mail: gaydar@kinr.kiev.ua
Îòðèìàíî 22.01.2013
|