Spektroskopia pojemnościowa wybranych defektów w ...

przewodność krzemu 10 3 razy (w temperaturze pokojowej). Półprzewodniki domieszkowanedonorami lub akceptorami nazywano odpowiednio typu n lub typu p.Struktura elektronowa płytkich domieszek została prawidłowo opisana za pomocą teoriimasy efektywnej. Teoria ta zakłada potencjał zaburzający wywołany przez płytką domieszkę wpostaci ekranowanego potencjału kolumbowskiego i rozwiązanie równania Schrödingera wprzybliŜeniu „wodoropodobnym”.Zupełnie innymi właściwościami charakteryzuje się głębokie centrum bądź poziom.Nazwa historycznie wiązała się z defektami lub domieszkami, których poziomy elektronoweznajdowały się głęboko w przerwie energetycznej. To określenie okazało się nie do końcaprawdziwe, poniewaŜ istnieją poziomy, które zachowują się tak samo jak głębokie, a jednak leŜąw przerwie energetycznej blisko pasma walencyjnego lub przewodnictwa. Obecnie zwraca sięuwagę na charakter potencjału wiąŜącego stanów defektowych lub domieszkowych. Dla stanówgłębokich jest on bardziej zlokalizowany niŜ kolumbowski a stany nie są opisywane w modelumasy efektywnej. W przeciwieństwie do płytkich domieszek, głębokie poziomy defektowe mogączęsto znajdować się w więcej niŜ w dwóch stanach ładunkowych. Przykładem moŜe byćzmiana stanu ładunkowego defektu z neutralnego na dodatni przez emisję elektronu, któregopoziom oznaczamy jako (0/+) (nazywany takŜe pojedynczym poziomem donorowym).Natomiast poziom związany z emisją drugiego elektronu (podwójny poziom donorowy)oznaczamy (+/2+); analogicznie dla defektów ujemnie naładowanych.W kaŜdej temperaturze w warunkach równowagi termodynamicznej kryształ, w którym nspośród N atomów stanowią defekty punktowe, moŜe mieć ich określoną liczbę,rozmieszczonych na( N + n)!P = róŜnych sposobów. Wytworzenie dowolnego defektuN!n!związane jest ze zwiększeniem energii wewnętrznej kryształu o E D , a wytworzenie pewnejniezerowej koncentracji defektów n(T) moŜe być korzystne energetycznie tylko poprzez zysk wentropowej części energii swobodnej:F = nE TS , gdzie E D – energia tworzenia defektu,D−S = k ln P – entropia konfiguracyjna układu. Tak więc, kryształ zawiera defekty w równowadzetermodynamicznej, a ich koncentracja rośnie z temperaturą i określona jest przez:nNED≅ exp( − ) [1].kTOprócz defektów punktowych istnieją defekty złoŜone z defektów punktowych, takie jakdwuluki (diwakansy), tetraedry wakansjowe, kompleksy luka + atom domieszkowy i inne.Model atomowy dwuluki w strukturze diamentu pokazany jest na rys. 1.1.4