Исследовать миграцию электронов по точечным дефектам структуры в полупроводниках для разработки выпрямителя прыжкового тока и элемента Пельтье. Подпрограмма «Материаловедение и технологии материалов». ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии» на 2016 - 2020 гг., по заданию 1.33 : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Н. А. Поклонский

Abstract

Объекты НИР - ковалентные полупроводниковые материалы и р-п-диоды, содержащие как двухзарядные (водородоподобные) и трехзарядные атомы легирующих примесей, так и точечные трехзарядные дефекты кристаллической структуры (t-дефекты). Цель работы: исследовать миграцию электронов по точечным неподвижным дефектам структуры в полупроводниках для разработки выпрямителя прыжкового тока и элемента Пельтье. Методы работы: аналитические физики, численные расчеты и компьютерное моделирование. В исследовании использовался аппарат квантовой механики и статистической термодинамики. В результате показана возможность создания ζ-диода на основе полупроводникового р-п-диода путем введения в кристаллическую матрицу ионизирующим излучением (радиацией) точечных t-дефектов одного типа, которые могут находиться в трех зарядовых состояниях (−1, О, +1). Такой диод, в котором отсутствуют и электроны в зоне проводимости, и дырки в валентной зоне, называется ζ-диодом. Перенос зарядов в ζ-диоде осуществляется только посредством прыжков электронов между t-дефектами. Рассчетным способом предсказывается возможность выпрямления прыжкового тока в ζ-диоде на основе кристаллического кремния при температуре 78 К. Рассчитаны электрические параметры кремниевого р-t-п-диода, в плоском р-п-переходе которого сформирован δ-слой точечных t-дефектов. Показано, что в р-t-п-диоде при прямом смещении имеется участок стабилизации тока, а барьерная емкость немонотонно зависит от обратного напряжения; сужение щели между двумя примесными зонами атомов легирующей примеси, находящихся в трех зарядовых состояниях (-1, О, +1), происходит вследствие формирования из возбужденных состояний электрически нейтральных акцепторов в полупроводнике р-типа (или доноров в полупроводнике п-типа) квазинепрерывной зоны разрешенных значений энергии для дырок (или электронов). Расчеты сужения щели при увеличении концентрации примеси согласуются с известными экспериментальными данными для кристаллов р-Si и п-Ge. Рассчитаны статическая электропроводность и дрейфовая подвижность электронов при их упругом рассеянии на ионах примесей при низких температурах для ковалентных кристаллов Ge, Si, GaAs и InSb. Результаты НИР использованы при подготовке кандидатской диссертации аспиранта А. И. Ковалева по специальности О1.О4.1О - физика полупроводников. Они же задействованы в курсах лекций, читаемых студентам кафедры физики полупроводников и наноэлектроники БГУ. Выводы проекта важны в процессе разработки биполярных полупроводниковых приборов в КТО Филиала НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл».