1tom - 0325.htm

391
Характеристики гальваномагнитных л влепи и в полупроводниках при некоторых механизмах рассеяния


	Нсквантующор	магнитное по.≥	Квантовый предел
					Р_1_ (И, Г)	Р\|\| (Н, Т)
Механизм рассеяния	dint
	ding	^ГН	KI	OL₂	невырож-	вырож-	нейы рож-	вырож-
					денный	денный	дел н ни	денный
					нолуцро	полупро-	полупро-	полупро-
					и один к	водник	водник	водник
Ионизированные примеси ......	1.5	1,93	2,15	0,706	н₀г^э/_а	н^ат°	Н₀Г^;1/₂	1РГ
Акустические фоионы (деформацион-
ное взаимодействие) ... ....	≈0,5	1,1В	0,38	0,110	/fa-/-¹ /₂	н*г	ЯТ*/2	Я⁸ Т
Акустические фонопы (пьезоэлектри-
ческое взаимодействие) .......	0,5	1, 10	0,80	0. 11(3	яг-¹/*	Н⁴Г	Но Т¹/»	ят

ш
2 X
о
м
с:
нов с изотропным квадратичным законом дисперсии), при 7/<С#о постоянная Холла равна:
Л^ ≈ r_H/JV_B<pc, (13)
где г_н ≈ холл-фактор, величина к-рого определяется
зависимостью времени т релаксации носителей от энергии £ (табл.). Для характеристики эффекта Холла часто используют т. if. холловскую подвижность |^н ≈ Яно", где а ≈ электропроводность при Я≈ 0. С дрейфовой подвижностью ц она связана соотношением Цц~М^гн (на опыте обычно намеряется именно u,_Hi а по ной су-
дят о величине (д.). Поперечное магнетосопротиБлеиис определяется выражением (Др , /р , ≈ ^(///.//и)², где cx._i
зависит от механизма рассеяния {табл.),
При Н^Н_й, как и в металлах, R = (N_sec)~¹ и не зависит от механизма рассеяния. Это обстоятельство используется для определения концентрации носителей N₉. Для поперечного магаетосопротивлеция теория предсказывает насыщение: Др,/р^=а₂» где сс_а не зависит от // (табл.). Однако на опыте насыщения часто не наблюдается. Причины этого ≈ в искривлении линий тока в маги, поле; искривление обусловлено наличием в образце неоднородности, а также конечными размерами образца. Наиб, ярко явление выражено в полупроводниках с большой подвижностью носителей. Магнетоеопротивление очень чувствительно к анизотропии энергетич. спектра носителей. Так (Др/р)ц (отсутствующее в случае изотропного спектра) определяется гофрировкой пзоэнергс-тич. поверхностей в импульсном пространстве (напр., в p-Ge u />-Si).
Если полупроводник имеет и электроны и дырки с подвижностями и_а и н.д, то при //<СЯ₀, согласно (7) и (8):
откуда Л^О при (N₉/Nx) = (u-д/Иэ)², a не при ЛГ_Э = ЛГ_Д(|я_л/ц._э, как правило, мало).
При Н^Нц величина Я зависит от соотношения между (Я///,,)² и Л_э/|Лг_э-ЛГ_д|. Если (Я/У/└)^а
Л'
_д, то
, то
= R_ea [см. (12)J. Если
*v°
(15)
Измерения температурных зависимостей постоянной Холла и магнетосопротынлепия при Н<£Н₀ и //Э>Я₀дают информацию об отношении концентраций носителей и их подвижпостей при разл. темп-рах.
В Ge, Si и InSb р-типа есть 2 сорта дырок, и следует учесть, что в области собств. проводимости имеется 3 типа носителей, а в области примесной проводимости ≈ 2, В последнем случае осп. вклад в электропроводность при // = 0 дают тяж╦лые дырки, несмотря ва то, что их т* больше. Времена релаксации обеих
групп дырок практически равны; отношений их концентраций пропорционально отношению илотностсй
состояний, т. е. (тод/т_э)³'Ч а отношение нодвижно-стей ≈ (тд/т_э). В итоге отношение вкладов в электропроводность порядка (т_д/тэ)'^/2- Вклад же в R при }/<СЯ₀ определяется отношением (iV_au.₄)²/ (А^г_э^_э)²^
« (тд/тэ)"~'*. Т.о., постоянную Холла в слабых полях определяют л╦гкие дырки, несмотря на то, что концентрация их меньше.
В полупроводниках относительно слабые электрич. поля вызывают неравномерность распределения носителей по энергиям ≈ возникают «горячие* носители заряда, наблюдается нарушение закона Ома (1). Сила Лоренца отклоняет носители от направления дрейфа в электрич. поле. В итоге передача энергии от электрич. поля иосителям уменьшается ≈ магн. поле «охлаждает» носители. Соответственно возникают дополнит, изменения кинетич. коэффициентов. Наиб, ярко это проявляется в многодолиппых полупроводниках, где под действием электрич. поля IS существенно изменяются засел╦нности долин. Поэтому л R и Др/р в многодолинных полупроводниках существенно зависят от Е, Магн. поле изменяет неравновеснуго засел╦нность долин. В итоге оказывается, что в электрич. поло возникает неч╦тная но Н часть магцстосопро-тивления. Эта часть Др в достаточно сильном электрич. поле может быть больше ч╦тной, так что при соответствующих направлениях Н Др становится отрицательным (наблюдалось в ra-Ge и n-Si). Изучение Г. я. в такой ситуации ≈ метод исследования характеристик горячих носителей (см* Горячие электроны).
В квантующих магн, полях в вырожденных полупроводниках, как и в металлах, возникают осцилляции продольного и поперечного магнетосопротив-лешгя. Амплитуда осцилляционных пиков зависит от темп-ры носителей; измерения этих величин использовались для изучения зависимости темп-ры электронов от приложенного электрич. поля, прич╦м по кинетике этого процесса уда╦тся оценить время релаксации энергии электронов. В сильных магн. полях» когда заполнено мало уровней, осцилляции выражены гораздо ярче, чем в типичных металлах. В случае невырожденных носителей зависимости (Др/р). и
(Др/р)ц от И и Т характеризуются степенными ф-ция-ми, прич╦м показатели степени зависят от механизма рассеяния (табл.). Постоянная Холла при У/»Я_ИВне зависит от механизма рассеяния и определяется тем же выражением, что и в классич. области.
Осцилляции поперечного п продольного магнето-сопротивления, а также постоянной Холла (со значительно меньшей амплитудой при не слишком низкой темп-ре) наблюдаются н иек-рых полупроводниках (GaSb, IlgTe) за сч╦т магнитофопопито резонанса и его аналогии.
397
") }