Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия
Исследована вольт-амперная характеристика (ВАХ) гетероструктуры (ГС) n-GaAs–p-Ge при гидростатическом давлении до 8 GPa при комнатной температуре. По результатам экспериментальных данных найдено, что барический коэффициент дна зоны проводимости арсенида галлия γC1 равен 120 meV/GPa. Досліджено вольт...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2014
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69691 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия / М.М. Гаджиалиев, З.Ш. Пирмагомедов, Т.Н. Эфендиева // Физика и техника высоких давлений. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 80-83. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859880518877708288 |
|---|---|
| author | Гаджиалиев, М.М. Пирмагомедов, З.Ш. Эфендиева, Т.Н. |
| author_facet | Гаджиалиев, М.М. Пирмагомедов, З.Ш. Эфендиева, Т.Н. |
| citation_txt | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия / М.М. Гаджиалиев, З.Ш. Пирмагомедов, Т.Н. Эфендиева // Физика и техника высоких давлений. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 80-83. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Исследована вольт-амперная характеристика (ВАХ) гетероструктуры (ГС) n-GaAs–p-Ge при гидростатическом давлении до 8 GPa при комнатной температуре. По результатам экспериментальных данных найдено, что барический коэффициент дна зоны проводимости арсенида галлия γC1 равен 120 meV/GPa.
Досліджено вольт-амперну характеристику (ВАХ) гетероструктури (ГС) n-GaAs–p-Ge при гідростатичному тиску до 8 GPa при кімнатній температурі. За результатами експериментальних даних знайдено, що баричний коефіцієнт дна зони провідності арсеніда галія γC1 дорівнює 120 meV/GPa.
The current voltage characteristic of the n-GaAs–p-Ge heterostructure (HS) was measured at room temperature and the pressure up to 8 GPa for the purpose of determining dependences of GaAs conduction band bottom on the hydrostatic pressure.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:52:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
© М.М. Гаджиалиев, З.Ш. Пирмагомедов, Т.Н. Эфендиева, 2014
PACS: 71.20.Nr
М.М. Гаджиалиев, З.Ш. Пирмагомедов, Т.Н. Эфендиева
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БАРИЧЕСКОГО
КОЭФФИЦИЕНТА КРАЯ ЗОНЫ ПРОВОДИМОСТИ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ
Институт физики им Х.И. Амирханова Дагестанского научного центра РАН
ул. Ярагского, 94, г. Махачкала, 367003, Россия
Статья поступила в редакцию 12 февраля 2013 года
Исследована вольт-амперная характеристика (ВАХ) гетероструктуры (ГС)
n-GaAs–p-Ge при гидростатическом давлении до 8 GPa при комнатной темпера-
туре. По результатам экспериментальных данных найдено, что барический ко-
эффициент дна зоны проводимости арсенида галлия γC1 равен 120 meV/GPa.
Ключевые слова: давление, потенциал, переход, смещение, диффузия, напряже-
ние, контакт, емкость, градиент
Досліджено вольт-амперну характеристику (ВАХ) гетероструктури (ГС) n-GaAs–p-Ge
при гідростатичному тиску до 8 GPa при кімнатній температурі. За результатами
експериментальних даних знайдено, що баричний коефіцієнт дна зони провідності
арсеніда галія γC1 дорівнює 120 meV/GPa.
Ключові слова: тиск, потенціал, перехід, зміщення, дифузія, напруга, контакт, ємність,
градієнт
Широкое применение ГС в электронной технике [1] стимулирует иссле-
дование их в разнообразных внешних условиях.
Исследование поведения гетероперехода (ГП) при внешних воздействиях,
в частности всестороннего давления, может предоставить новые данные о
динамике краев зон, составляющих ГС.
В настоящей работе исследуется ВАХ ГС n-GaAs–p-Ge при всестороннем
давлении с целью определения барического коэффициента края зоны прово-
димости арсенида галлия.
Коэффициенты зависимости краев зон полупроводника от гидростатиче-
ского давления не поддаются простому экспериментальному определению и
известны только для некоторых материалов. В работе [2] предложен новый
метод определения барического коэффициента давления с использованием
резких полупроводниковых ГП.
На рис. 1 представлена модель энергетической диаграммы резкого анизо-
тропного ГП n-GaAs–p-Ge Шокли–Андерсона [3].
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
81
В работе [4] был определен таким
методом барический коэффициент
потолка валентной зоны германия
γV2 = –10 meV/GPa.
Согласно теории с ростом всесто-
роннего давления изменяются энергии
края дна зоны проводимости EC и по-
толка валентной зоны EV [5]. Метод
экспериментального определения ба-
рических коэффициентов краев зон заключается в следующем. В [2] показано,
что если примесные уровни мелкие (т.е. уровни, энергии которых расположены
вблизи краев разрешенных зон), то изменение уровня Ферми с изменением дав-
ления соответствует изменению края зоны вблизи этого уровня. В этой же работе
установлено, что в ГП n–p произведение заряда электрона на изменение диффу-
зионного напряжения VD с изменением давления (напряжение на границе n- и p-
полупроводников в отсутствие внешнего напряжения) состоит из разности меж-
ду барическим коэффициентом потолка валентной зоны полупроводника p-типа
и барическим коэффициентом дна зоны проводимости полупроводника n-типа и
при гидростатическом давлении выражается следующим образом:
2 1V CD
n p
Е ЕVе
Р Р Р−
Δ ΔΔ⎛ ⎞ = −⎜ ⎟Δ Δ Δ⎝ ⎠
, (1)
где е – заряд электрона; DVΔ – изменение диффузионного (контактного) на-
пряжения; ΔP – изменение давления;
2VЕΔ ,
1СЕΔ – изменения соответствен-
но потолка валентной зоны дырочного полупроводника и дна зоны прово-
димости электронного полупроводника гетеропары.
Из выражения (1) следует, что из экспериментальных данных ВАХ при
всестороннем давлении можно вычислить барический коэффициент либо
потолка валентной зоны 2
2
γ V
V
Е
Р
Δ
=
Δ
, либо дна зоны проводимости 1
1
γ С
C
Е
Р
Δ
=
Δ
,
если найти изменение диффузионного напряжения ΔVD и использовать из
литературы значение одного из указанных барических коэффициентов.
В настоящей работе с целью вычисления барического коэффициента дна
зоны проводимости арсенида галлия 1
1
γ C
C
Е
Р
Δ
=
Δ
были измерены ВАХ ГП
n-GaAs–p-Ge в зависимости от гидростатического давления до 8 GPa при
комнатной температуре.
Выражение (1) приведено в работе [2] в случае ГП n–p. По методу, пред-
ложенному в [3], была получена ГС из электронного арсенида галлия (n =
= 2⋅1015 cm–3) и дырочного германия (p = 2⋅1012 cm–3). По данным рентгено-
структурного анализа, пограничная область ГП – монокристалл. Энергети-
ческая диаграмма ГП показана на рис. 1.
Рис. 1. Энергетическая диаграмма рез-
кого гетероперехода n-GaAs–p-Ge
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
82
Измерения ВАХ в зависимости от
давления на образцах ГС с размера-
ми 1 × 2 × 2 mm проводились в аппа-
рате высокого давления типа пло-
ской наковальни с лункой и торои-
дальной подложкой.
На ГП согласно теории [2] возника-
ет контактное напряжение, обуслов-
ленное обменом носителями между
контактирующими полупроводниками.
Когда к ГС прикладывается всесто-
роннее давление, контактное напря-
жение VD меняется в том случае, если
давление приводит к неодинаковому
изменению уровней Ферми в состав-
ляющих ГС материалах.
Результаты измерения ВАХ ГС с ростом давления при 300 K показали,
как и в работе [4], уменьшение как прямых, так и обратных токов. Причем
изменение прямых токов в десятки раз превышает изменение обратных. Эти
изменения обусловлены ростом ширины запрещенных зон, составляющих
ГС, и вариацией контактного потенциала, как показано в работе [2].
На рис. 2 представлена ВАХ в прямом и обратном направлениях прило-
женных напряжений при P = 0 и P = 1.5 GPa. Величина контактного напря-
жения на ГП определялась как напряжение, отсекаемое на оси абсцисс при
нуле тока касательной, проведенной к кривой прямого тока как при P = 0,
так и при P = 1.5 GPa. Как видно из рис. 2, при токе, равном нулю, получаем,
что при P = 0 контактный потенциал VD = 0.7 V, а при P = 1.5 GPa VD = 0.5 V.
С ростом давления контактный потенциал уменьшается: DV
Р
Δ
Δ
≈ –130 mV/GPa;
γ
D
D
V
Ve
Р
Δ
=
Δ
= –130 meV/GPa.
Используя выражение (1) для определения барического коэффициента
дна зоны проводимости 1 2
1
γ C V D
C
n p
E E Ve
P P P −
Δ Δ Δ⎛ ⎞= = − ⎜ ⎟Δ Δ Δ⎝ ⎠
, литературное зна-
чение 2
2
γ V
V
E
P
Δ
=
Δ
= –10 meV/GPa [5] и полученную нами величину γ
DV =
= –130 meV/GPa, имеем
1
γC = –10 meV/GPa + 130 meV/GPa = 120 meV/GPa.
Полученное нами значение
1
γC = 120 meV/GPa близко расчетному значе-
нию, данному в работе [5].
Рис. 2. Вольт-амперная характеристика
гетероперехода n-GaAs–p-Ge при всесто-
роннем давлении и комнатной темпера-
туре: 1 – при P = 0, 2 – при P = 1.5 GPa
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
83
1. Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, В.И. Корольков, Е.Л. Портной, Д.Н. Третьяков,
ФТП 4, 167 (1970).
2. Y. Kanda, Phys. Lett. 14, 289 (1965).
3. R.L. Anderson, Solid-State Electron. 5, 341 (1962).
4. М.М. Гаджиалиев, З.Ш. Пирмагомедов, Т.Н. Эфендиева, ФТП 44, 1222 (2010).
5. М.И. Даунов, И.К. Камилов, С.Ф. Габибов, ФТТ 46, 1766 (2004).
M.M. Gadjialiev, Z.Sh. Pirmagomedov, T.N. Efendieva
EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE BARIC COEFFICIENT
OF CONDUCTION BAND EDGE OF GaAs
The current voltage characteristic of the n-GaAs–p-Ge heterostructure (HS) was
measured at room temperature and the pressure up to 8 GPa for the purpose of determin-
ing dependences of GaAs conduction band bottom on the hydrostatic pressure. The HS
samples of 1 × 2 × 2 mm in size were measured in the high-pressure device of the plane
anvil type with a hole and a toroidal support. Using the value of the HS built-in voltage
obtained from experimental data and the literature value of the coefficient of the pressure
dependence of the Ge valence band top derived from the theoretical formula
2 1V CD Е ЕVе
Р Р Р
Δ ΔΔ⎛ ⎞ = −⎜ ⎟Δ Δ Δ⎝ ⎠
, it was found that the baric coefficient of GeAs conduction band edge was 120
meV/GPa.
Keywords: pressure, potential, junction, displacement, diffusion, voltage, contact, ca-
pacitor, gradient
Fig. 1. The energy diagram of the n-GaAs–p-Ge sharp heterojunction
Fig. 2. Current voltage characteristic of the n-GaAs–p-Ge heterojunction at hydrostatic
pressure and room temperature: 1 – at P = 0, 2 – at P = 1.5 GPa
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69691 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:52:16Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гаджиалиев, М.М. Пирмагомедов, З.Ш. Эфендиева, Т.Н. 2014-10-18T15:13:06Z 2014-10-18T15:13:06Z 2014 Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия / М.М. Гаджиалиев, З.Ш. Пирмагомедов, Т.Н. Эфендиева // Физика и техника высоких давлений. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 80-83. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 71.20.Nr https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69691 Исследована вольт-амперная характеристика (ВАХ) гетероструктуры (ГС) n-GaAs–p-Ge при гидростатическом давлении до 8 GPa при комнатной температуре. По результатам экспериментальных данных найдено, что барический коэффициент дна зоны проводимости арсенида галлия γC1 равен 120 meV/GPa. Досліджено вольт-амперну характеристику (ВАХ) гетероструктури (ГС) n-GaAs–p-Ge при гідростатичному тиску до 8 GPa при кімнатній температурі. За результатами експериментальних даних знайдено, що баричний коефіцієнт дна зони провідності арсеніда галія γC1 дорівнює 120 meV/GPa. The current voltage characteristic of the n-GaAs–p-Ge heterostructure (HS) was measured at room temperature and the pressure up to 8 GPa for the purpose of determining dependences of GaAs conduction band bottom on the hydrostatic pressure. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия Experimental determination of the baric coefficient of conduction band edge of GaAs Article published earlier |
| spellingShingle | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия Гаджиалиев, М.М. Пирмагомедов, З.Ш. Эфендиева, Т.Н. |
| title | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия |
| title_alt | Experimental determination of the baric coefficient of conduction band edge of GaAs |
| title_full | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия |
| title_fullStr | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия |
| title_full_unstemmed | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия |
| title_short | Экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия |
| title_sort | экспериментальное определение барического коэффициента края зоны проводимости арсенида галлия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69691 |
| work_keys_str_mv | AT gadžialievmm éksperimentalʹnoeopredeleniebaričeskogokoéfficientakraâzonyprovodimostiarsenidagalliâ AT pirmagomedovzš éksperimentalʹnoeopredeleniebaričeskogokoéfficientakraâzonyprovodimostiarsenidagalliâ AT éfendievatn éksperimentalʹnoeopredeleniebaričeskogokoéfficientakraâzonyprovodimostiarsenidagalliâ AT gadžialievmm experimentaldeterminationofthebariccoefficientofconductionbandedgeofgaas AT pirmagomedovzš experimentaldeterminationofthebariccoefficientofconductionbandedgeofgaas AT éfendievatn experimentaldeterminationofthebariccoefficientofconductionbandedgeofgaas |