Role of electrostatic fluctuations in doped semiconductors upon the transition from band to hopping conduction (by the example of p-Ge:Ga)


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The electrostatic model of ionization equilibrium between hydrogen-like acceptors and v-band holes in crystalline covalent p-type semiconductors is developed. The range of applicability of the model is the entire insulator side of the insulator–metal (Mott) phase transition. The density of the spatial distribution of acceptor- and donor-impurity atoms and holes over a crystal was assumed to be Poissonian and the fluctuations of their electrostatic potential energy, to be Gaussian. The model takes into account the effect of a decrease in the energy of affinity of an ionized acceptor to a v-band hole due to Debye–Hückel ion screening by both free v-band holes and localized holes hopping over charge states (0) and (–1) of acceptors in the acceptor band. All donors are in charge state (+1) and are not directly involved in the screening, but ensure the total electroneutrality of a sample. In the quasiclassical approximation, analytical expressions for the root-mean-square fluctuation of the v-band hole energy Wp and effective acceptor bandwidth Wa are obtained. In calculating Wa, only fluctuations caused by the Coulomb interaction between two nearest point charges (impurity ions and holes) are taken into account. It is shown that Wp is lower than Wa, since electrostatic fluctuations do not manifest themselves on scales smaller than the average de Broglie wavelength of a free hole. The delocalization threshold for v-band holes is determined as the sum of the diffusive-percolation threshold and exchange energy of holes. The concentration of free v-band holes is calculated at the temperature Tj of the transition from dc band conductivity to conductivity implemented via hopping over acceptor states, which is determined from the virial theorem. The dependence of the differential energy of the thermal ionization of acceptors at the temperature 3Tj/2 on their concentration N and degree of compensation K (the ratio between the donor and acceptor concentrations) is determined. Good quantitative agreement between the results of the calculation and data on the series of neutron transmutation doped p-Ge samples is obtained up to the Mott transition without using any fitting parameters.

Об авторах

N. Poklonski

Belarusian State University

Автор, ответственный за переписку.
Email: poklonski@bsu.by
Белоруссия, Minsk, 220030

S. Vyrko

Belarusian State University

Email: poklonski@bsu.by
Белоруссия, Minsk, 220030

O. Poklonskaya

Belarusian State University

Email: poklonski@bsu.by
Белоруссия, Minsk, 220030

A. Zabrodskii

Ioffe Physical–Technical Institute

Email: poklonski@bsu.by
Россия, St. Petersburg, 194021

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».