Пожалуйста, используйте этот идентификатор, чтобы цитировать или ссылаться на этот документ:
https://elib.bsu.by/handle/123456789/343541| Заглавие документа: | A quasi-classical model of the Hubbard gap in lightly compensated semiconductors |
| Другое заглавие: | Квазиклассическая модель щели Хаббарда в слабо компенсированных полупроводниках / Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. И. Ковалев, А. Г. Забродский |
| Авторы: | Poklonski, N. A. Vyrko, S. A. Kovalev, A. I. Zabrodskii, A. G. |
| Цифровой идентификатор автора ORCID: | 0000-0002-0799-6950 0000-0002-1145-1099 |
| Тема: | ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Физика |
| Дата публикации: | 2016 |
| Издатель: | Pleiades Publishing, Ltd. |
| Библиографическое описание источника: | Semiconductors. – 2016. – Vol. 50, № 3. – P. 299–308. [Физика и техника полупроводников. – 2016. – Т. 50, № 3. – С. 302–312.] |
| Аннотация: | A quasi-classical method for calculating the narrowing of the Hubbard gap between the A0 and A+ acceptor bands in a hole semiconductor or the D0 and D– donor bands in an electron semiconductor is suggested. This narrowing gives rise to the phenomenon of a semiconductor transition from the insulator to metal state with an increase in doping level. The major (doping) impurity can be in one of three charge states (–1, 0, or +1), while the compensating impurity can be in states (+1) or (–1). The impurity distribution over the crystal is assumed to be random and the width of Hubbard bands (levels), to be much smaller than the gap between them. It is shown that narrowing of the Hubbard gap is due to the formation of electrically neutral acceptor (donor) states of the quasicontinuous band of allowed energies for holes (electrons) from excited states. This quasicontinuous band merges with the top of the valence band (v band) for acceptors or with the bottom of the conduction band (c band) for donors. In other words, the top of the v band for a p-type semiconductor or the bottom of the c band for an n-type semiconductor is shifted into the band gap. The value of this shift is determined by the maximum radius of the Bohr orbit of the excited state of an electrically neutral major impurity atom, which is no larger than half the average distance between nearest impurity atoms. As a result of the increasing dopant concentration, the both Hubbard energy levels become shallower and the gap between them narrows. Analytical formulas are derived to describe the thermally activated hopping transition of holes (electrons) between Hubbard bands. The calculated gap narrowing with increasing doping level, which manifests itself in a reduction in the activation energy ε2 is consistent with available experimental data for lightly compensated p-Si crystals doped with boron and n-Ge crystals doped with antimony. |
| Аннотация (на другом языке): | Предложен квазиклассический метод расчета сужения энергетической щели Хаббарда между акцепторными зонами A0 и A+ в дырочном полупроводнике (или донорными зонами D0 и D− в электронном полупроводнике), который определяет явление перехода полупроводника из изоляторного состояния в металлическое при увеличении уровня легирования. Основная (легирующая) примесь может находиться в одном из трех зарядовых состояний (−1, 0, +1), а компенсирующая - в состояниях (+1) или (−1). Распределение примесей по кристаллу предполагается случайным, ширина зон (уровней) Хаббарда - много меньшей ширины щели между ними. Показано, что сужение щели Хаббарда происходит вследствие формирования из возбужденных состояний электрически нейтральных акцепторов (или доноров) квазинепрерывной зоны разрешенных значений энергии для дырок (или электронов). Эта квазинепрерывная зона сливается с потолком валентной зоны (v-зоны) для акцепторов (с дном зоны проводимости (c-зоны) для доноров), т. е. потолок v-зоны для полупроводника p-типа проводимости (дно c-зоны для полупроводника n-типа проводимости) "смещается" в глубь запрещенной зоны. Величина этого смещения определяется максимальным радиусом боровской орбиты возбужденного состояния электрически нейтрального атома основной примеси, не превышающим половины среднего расстояния между ближайшими примесями. Увеличение концентрации легирующей примеси приводит к тому, что оба энергетических уровня Хаббарда становятся более "мелкими", а щель между ними сужается. Выведены аналитические формулы, описывающие термически активированный прыжковый переход дырок (или электронов) между зонами Хаббарда. Выполненные на их основе расчеты сужения щели при увеличении уровня легирования, проявляющегося в уменьшении величины энергии активации ε2, согласуются с известными экспериментальными данными для слабо компенсированных кристаллов p-кремния, легированного бором, и n-германия, легированного сурьмой. |
| URI документа: | https://elib.bsu.by/handle/123456789/343541 |
| ISSN: | 1063-7826 0015-3222 |
| DOI документа: | 10.1134/S1063782616030192 |
| Финансовая поддержка: | This study was supported by the Program MatTekh, Republic of Belarus, and the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, grant of the President of the Russian Federation NTs-347.2014.2. Работа выполнена при финансовой поддержке программы "МатТех" Республики Беларусь и Министерства образования и науки Российской Федерации (грант президента РФ НЦ-347.2014.2). |
| Лицензия: | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Располагается в коллекциях: | Кафедра физики полупроводников и наноэлектроники (статьи) |
Полный текст документа:
| Файл | Описание | Размер | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| SC299-308.pdf | 389,12 kB | Adobe PDF | Открыть | |
| FTP302-312.pdf | 217,69 kB | Adobe PDF | Открыть |
Все документы в Электронной библиотеке защищены авторским правом, все права сохранены.

