Модель зависимости термической энергии ионизации примесей от их концентрации и компенсации в полупроводниках

Abstract

Развита электростатическая модель зависимости термической энергии ионизации водородоподобных примесей E1 от их концентрации N и степени компенсации K при учете экранирования ионов прыгающими по примесям электронами (дырками). Показано, что изменение E1 с ростом N и K связано с уширением примесной зоны и сдвигом ее к валентной (v) зоне для акцепторов и зоне проводимости (c) для доноров. Сдвиг примесной зоны объясняется уменьшением энергии сродства ионизированного акцептора к дырке (донора к электрону) из-за экранирования ионов. Плотность распределения ионов примеси по кристаллу считалась пуассоновской, а по энергии —- нормальной. Плотности электронных состояний в v- и c-зонах для интервала температур определения E1 принимались как у нелегированного кристалла. Рассчитанные по предложенным формулам значения E1(N,K) согласуются с известными экспериментальными данными для трансмутационно легированных кристаллов Ge. Дано описание зависимости от N и K термической энергии ионизации атомов Zn в p-Ge при переходе их из зарядового состояния (-1) в (-2).