Температурно-електрична нестійкість (ТЕН) у напівпровідникових монокристалах
У сильнокомпенсованому напівпровідникові в умовах електронно-діркової плазми можливе збудження електричної нестійкості типу рекомбінаційних хвиль [15]. При сильних рівнях інжекції виникає суттєво відмінна від типу рекомбінаційних хвиль градієнтно-концентраційна нестійкість. Режим нестійкості типу рекомбінаційних хвиль є нічим іншим, як режимом хвиль просторової перезарядки глибоких рівнів [16], яка може бути обумовлена дією температури, освітлення чи електричного поля.
Від'ємний опір зразка сам по собі ще недостатній чинник для появи коливань. Однак коливання потрібних частот можуть виникати, якщо в кристалі є два різні типи центрів захоплення [17].
Завдяки огляду вищенаведених літературних даних, можна твердити, що необхідною умовою виникнення температурно-електричної нестійкості в напівпровідниках є наявність у їхній забороненій зоні глибоких енергетичних рівнів. Йонізація цих рівнів різними способами (освітленням, електричним полем, температурними змінами або комбінованим чином) дає можливість отримати S-подібну ВАХ напівпровідника і низькочастотні коливання струму як у низькопровідному, так і високопровідному станах. Тому, очевидно, будь-який зовнішній вплив на зміну положення енергетичного рівня в забороненій зоні повинен суттєвим чином відбитися на характері поведінки ВАХ. Hас цікавив вплив одновісних пружних деформацій (ОПД) на ВАХ монокристалів антимоніду кадмію.
Використані монокристали антимоніду кадмію з домішкою телуру, яка в забороненій зоні дає рівень Ес - 0,12 еВ, досліджувались у трьох кріогенних середовищах (рідкий азот Т=77К, рідкий аргон Т=87К і рідкий кисень Т=90К) в умовах впливу освітлення і ОПД. На рис. 1 подано статичні ВАХ монокристалів СdSb з різним вмістом легуючої домішки телуру. Як видно, збільшення концентрації легуючої домішки обумовлює ріст напруги перемикання. Навпаки, підвищення температури середовища від Т=77 К до Т=90К різко зменшує напругу перемикання (рис.2).
Крім того, зафіксовано сильну залежність порогової напруги перемикання від інтенсивності світлового потоку. Зі збільшенням інтенсивності світлового потоку струм зростає, а напруга перемикання зменшується.
Цікавою особливістю впливу світлового потоку на ВАХ є те, що у високоомному стані залежність фотоструму від інтенсивності освітлення має лінійний характер, а після стрибка струму - нелінійний. Висока фоточутливість зразків спостерігається в спектральній області довжин хвиль 1 - 3 мкм з максимумом при 2,04 мкм.
Ми досліджували вплив ОПД до тисків 1000 кгс/см2 на ВАХ антимоніду кадмію вздовж головних кристалографічних напрямків [а00], [0в0] і [00с] в області азотних температур.
Експерименти довели, що такі тиски в усіх вище названих випадках практично не впливають на параметри температурно-електричної нестійкості. Це означає, що така дія не змінює величини енергетичної щілини між рівнем Ес - 0,12 еВ і дном зони провідності монокристала СdSb. Тому цілком правомірно в даному випадку зробити висновок про надзвичайно сильний генетичний зв'язок названого енергетичного рівня із зоною провідності. Такому характерові реакції рівня на вплив ОПД сприяє також і той факт, що нижча ступінь симетрії орторомбічної решітки CdSb у порівнянні зі структурами кубічної сингонії дозволяє значно сильніше проявитися об'ємній компоненті деформації. А остання, яка завжди присутня при ОПД, однаково діє як на рух рівня, так і на рух зони. Іншими словами, об'ємна деформація менш ефективно впливає на зміну положення енергетичних рівнів у матеріалах, ніж ОПД [18].
Отже, в монокристалах CdSb з домішкою телуру на ефект перемикання із високоомного стану у низькоомний впливати одновісною пружною деформацією неможливо.
Література
Зеегер К. Физика полупроводников. М.: Мир, 1977, 616 с.
Аитов Р.Д., Ржевкин К.С., Ткачев С.А. // ФТП, 1991, 25, в.5, с.904-907.
Курова И.А., Врана М., БерндтП. // ФТП, 1968, 2, в.12, с.1838-1841.
Врана М., Курова И.А. // ФТП, 1969, 3, в.12, с.1774 -1780.