СЛАБКОПОЛЬОВА РУХЛИВІСТЬ ЕЛЕКТРОНІВ В АНТИМОНІДІ ГАЛІЮ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.70(2).2025.347961Ключові слова:
антимонід галію, GaSb, швидкість розсіювання, рухливість електронів, час релаксації імпульсуАнотація
Науково-технічна література показує, що протягом кількох десятиліть удосконалюються технології вирощування антимоніду галію (GaSb) та всебічно вивчаються його властивості. З огляду на отримані результати досліджень властивостей GaSb, розробники розглядають його як матеріал із величезним потенціалом для створення пристроїв із різноманітними функціональними можливостями.
У наукових публікаціях представлені теоретичні та експериментальні дані досліджень слабкопольової рухливості електронів у GaSb. Досліджено залежності рухливості від температури, рівня легування антимоніду галію. Температурна залежність рухливості розглянута у вузькому діапазоні значень концентрації атомів домішки. Залежність рухливості від концентрації визначена для значень температури кристалічної ґратки 77 К і 300 К.
У цій роботі ставиться завдання моделювання слабкопольової рухливості електронів в кристалі антимоніду галію в широкому діапазоні як концентрацій, так і температур.
Дослідження проведено на основі тридолинної моделі зони провідності. Наведено детальний аналіз процесів розсіювання електронів в антимоніді галію. Визначено температурні залежності швидкостей розсіювання у Г-, L-, Х-долинах. Для кожної долини виявлено характерні особливості механізмів домішкового та фононного розсіювання в широкому діапазоні температур та отримано кількісні оцінки швидкостей розсіювання.
Вперше розрахована температурна залежність слабкопольової дрейфової рухливості електронів в антимоніді галію в широкому діапазоні температур та концентрації домішки. Проведено порівняння з експериментальними даними результату моделювання залежності рухливості електронів від концентрації атомів домішки. Отримано задовільну відповідність.
Для дослідження електричних властивостей електронів в антимоніді галію в режимі слабкого електричного поля визначено параметри моделювання, що забезпечують найкращу відповідність до експериментальних даних.
Проведено порівняння рухливості електронів в антимоніді галію та арсеніді галію при 300 К. Показано, що рухливість електронів в антимоніді галію при зазначеній температурі кристалічної ґратки перевищує відповідні значення в арсеніді галію при концентраціях домішки менше 1021 м-3.
Посилання
P. S. Dutta and H. L. Bhat, «The physics and technology of gallium antimonide: An emerging optoelectronic material», J. Appl. Phys., vol. 81, no. 9, pp. 5821−5870, 1997. Doi: https://doi.org/10.1063/1.365356
V. W. L. Chin, «Electron mobility in GaSb», Solid-State Electronics, vol. 38, no. 1, pp. 59−67, 1995. Doi: https://doi.org/10.1016/0038-1101(94)E0063-K
P. Damayanthi, R. P. Joshi, and J. A. McAdoo, «Electron mobility and drift velocity calculations for bulk GaSb material», J. Appl. Phys., vol. 86, no. 9, 5060−5064, 1999. Doi: https://doi.org/10.1063/1.371479
T. K. Gajaria, S. D. Dabhi, P. K. Jha, «Energetics and Thermoelectric Profiles of Gallium Pnictide Polytypes», Scientific Reports, no 9:5884, pp. 1−20, 2019. Doi: 10.1038/s41598-019-41982-9
A. G. Milnes and A. Y. Polyakov, «Gallium antimonide device related properties» Solid-State Electronics, vol. 36, no. 6, pp. 803−818, 1993. Doi: 10.1016/0038-1101(93)90002-8
I. Vurgaftman, J. R. Meyer, L. R. Ram-Mohan, «Band parameters for III–V compound semiconductors and their alloys», J. Appl. Phys., vol. 89, no. 11, pp. 5815–5875, 2001. Doi: 10.1063/1.1368156
T. Saurova, I. Baida, «Infrared detectors based on ternary semiconductor quantum structures», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., vol. 52(2), pp. 65−71, 2016. Doi:10.20535/1970.52(2).2016.92951
D. L. Rode, «Electron Mobility in Direct-Gap Polar Semiconductors», Phys. Rev. B, vol. 2, no. 4, pp. 1012−1024, 1970. Doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.2.1012
H. J. Lee and J. C. Woolley, «Electron transport and conduction band structure of GaSb», Can. J. Phys., vol. 59, pp. 1844−1850, 1981. Doi: https://doi.org/10.1139/p81-245
G. W. Turner, S. J. Eglash, and A. J. Strauss, «Molecularbeam epitaxial growth of highmobility nGaSb», J. Vac. Sci. Technol. B 11, vol. 11, no. 3, pp. 864−867, 1993. Doi: https://doi.org/10.1116/1.586767
A. Ya. Vul'. Handbook Series on Semiconductor Parameters. Volume 1: Si, Ge, C (Diamond), GaAs, GaP, GaSb, InAs, InP, InSb. World Scientific, 1996. pp. 125−146. Doi: https://doi.org/10.1142/2046-vol1
V. A. Moskaliuk. Physics of electron processes. Dynamic processes. Kyiv: Polytechnika, 2004. 180. (In Ukrainian)
T. Saurova, D. Kuzmenko, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., vol. 54(2), pp. 49−52, 2017. Doi: https://doi.org/10.20535/1970.54(2).2017.119530
T. Saurova, V. Bors, «Properties of the aluminum-gallium arsenide in the pulsed electric field mode», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., vol. 57(1), pp. 49−55, 2019. Doi: 10.20535/1970.57(1).2019.172023 (In Ukrainian)
G. Stollwerck, O. V. Sulima, and A. W. Bett, «Characterization and Simulation of GaSb Device-Related Properties», IEEE Trans. Electron Devices, vol. 47, no. 2, pp. 448−457, 2000. Doi: 10.1109/16.822293
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Саурова T.А., Стасюк Р.В.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
