к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Эффект Сасаки - Шибуйя

Эффект Сасаки - Шибуйя - анизотропия электропроводности полупроводниковых кристаллов кубич. сингонии в сильных (греющих) электрич. полях (см. Горячие электроны). Предсказан М. Шибуйя в 1953, обнаружен в кристаллах n-Ge в 1956 В. Сасаки и Шибуйя. Различают продольный и поперечный

8016-75.jpg

Рис. 1. Схема установки для измерения эффекта Сасаки - Шибуйя: l, l' - токовые контакты; t, t' - электроды для измерения эдс Сасаки (поля Et).

Продольный эффект Сасаки - Шибуйя

Продольный эффект Сасаки - Шибуйя состоит в различии вольт-амперных характеристик (ВАХ) однородных длинных кристаллич. образцов при разных направлениях тока (обычно такие образцы вырезают вдоль кристаллографич. осей [100], [111], [110]). В слабых полях все ВАХ имеют одинаковый наклон. В сильных полях наклон различен; с понижением температуры это различие, как правило, усиливается, и иногда для нек-рых направлений возникают участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Поперечный эффект Сасаки - Шибуйя

Поперечный Эффект Сасаки - Шибуйя состоит в возникновении в сильных полях в образцах, вырезанных вдоль произвольных направлений, отличных от осей симметрии, поперечной эдс (эдс Сасаки). Она фиксирует появление угла между направлениями электрич. тока )и напряжённости электрич. поля Е (угол Сасаки). Эдс Сасаки измеряется так же, как эдс Холла (см. Холла эффект),но в отсутствие магн. поля (рис. 1). Наряду с измерениями в пост, электрич. полях (импульсных - во избежание разогрева джоулевым теплом) для исследования анизотропии проводимости горячих электронов использованы СВЧ-поля.

Эффект Сасаки - Шибуйя объясняется анизотропией закона дисперсии горячих носителей заряда8016-76.jpg, где8016-77.jpg- энергия носителей заряда,8016-78.jpg - их квазиимпульс .Наиб. чётко он выражен в многодолинных полупроводниках благодаря междолинному перераспределению носителей заряда, вызываемому их разл. нагревом в разных долинах.

В многодолинных полупроводниках минимум энергии в зоне проводимости (или максимум в валентной зоне) достигается не при р = 0, а сразу в неск. эквивалентных точках приведённой Бриллюэна зоны, напр. в 4 точках L на её поверхности в n-Ge и халькогенидах Pb (PbS, PbSe, PbTe); в 6 точках (на8016-79.jpg-осях) в и-Si и алмазе. Большая величина эффекта Сасаки - Шибуйя связана с сильной анизотропией спектра электронов8016-80.jpg в каждой из долин, где изоэнергетич. поверхность электрона8016-81.jpg имеет форму сфероида (эллипсоида вращения) с большой эфф. массой т, вдоль оси вращения и с малой8016-82.jpgпоперёк оси. Если электрич. поле направлено так, что образует разл. углы8016-83.jpg с осями вращения эллипсоидов в разл. долинах8016-84.jpg , то электроны в долинах разогреваются по-разному, причём сильнее всего в тех долинах, в к-рых углы8016-85.jpg оказываются наибольшими (рис. 2).

Разл. нагрев электронного газа приводит, во-первых, к разл. скорости рассеяния электронов в разл. долинах, определяющей при низких темп-pax подвижности носителей заряда; во-вторых, к разл. скорости перехода электронов из горячих долин в холодные, что определяет заполнение долин электронами. Оба эффекта связаны с энергетич. зависимостью вероятностей рассеяния носителей заряда (внутри- и междолинного). В чистых и структурно совершенных кристаллах преобладает междолинное рассеяние с испусканием и поглощением коротковолновых фононов .Вероятность такого рассеяния растёт с ростом энергии электрона8016-87.jpg, так что более разогретые долины опустошаются, а менее разогретые избыточно заполняются электронами. В результате, напр., в n-Ge в одинаковом электрич. поле токи8016-88.jpg ; в n-Si токи8016-89.jpg (нормальный эффект Сасаки - Шибуйя).
8016-86.jpg

Рис. 2. Двухдолинная модель с различными эффективными массами т для данного направления поля Е.

В легированных полупроводниках при низких темп-pax доминирует междолинное рассеяние на примесных центрах и дефектах. Вероятность рассеяния в этом случае может спадать с ростом энергии электронов, так что сильнее разогретые долины избыточно наполняются, а менее разогретые - опустошаются. К тому же внутридолинное рассеяние на заряж. примесях способствует росту подвижности с разогревом. Это сочетание приводит к т. н. аномальному эффекту Сасаки - Шибуйя, при к-ром неравенства изменяют знак, т. е. n-Ge ведёт себя, как n-Si (и наоборот).

Анизотропия закона дисперсии возникает в p-Ge и p-Si из-за гофрировки изоэнергетич. поверхностей валентных зон (в особенности зоны тяжёлых дырок), связанной с их вырождением в точке зонной диаграммы8016-90.jpg (см. Зонная теория).

Поперечная эдс Са-саки в зависимости от угла

Рис. 3. Поперечная эдс Са-саки в зависимости от угла Поперечная эдс Са-саки в зависимости от угла между полем Е в плоскости (001) и кристаллографической осью [100].

При переходе от нормального эффекта Сасаки - Шибуйя к аномальному изменяется также знак поперечной эдс Сасаки. На рис. 3 представлена зависимость поперечного поля Et (при заданном продольном поле Е)от угла8016-93.jpgмежду направлением тока j, лежащего в плоскости симметрии (011), и осью симметрии [100]. При токе, направленном вдоль осей [100], [111], [001], поперечное поле Et отсутствует. Знак Et различен у Ge и Si при нормальном эффекте Сасаки - Шибуйя и изменяется с переходом к аномальному эффекту.

В чистых полупроводниках при достаточно низких темп-pax (в n-Si при Т = 55 К) в определ. диапазоне Е положение поля Etв плоскости (011) неустойчиво. В частности, в n-Si при j вдоль оси [011] неустойчиво значение Et = 0 при8016-94.jpg а устойчивыми оказываются два ненулевых, равных по величине и противоположно направленных поля, параллельных осям [011] и [011]. Этим двум значениям Et соответствуют преимущественные заполнения электронами долин с осями вращения эллипсоидов вдоль оси [010] или [001]. В результате в одном образце могут сосуществовать области (домены) с разл. устойчивыми значениями Et, разделённые доменными стенками. При токе вдоль оси [011] домены имеют вид слоев, параллельных плоскости (011), с чередующимися по знаку полями Et. Для тока вдоль оси [111] есть 3 равных Et, направленных под углами 120° друг к другу (многозначный эффект Сасаки).

Кроме разогревного механизма эффекта Сасаки - Шибуйя возможен стрикционный механизм: электрич. поле вызывает анизотропную деформацию кристалла, к-рая по-разному изменяет энергетич. положение долин. Этот механизм доминирует в многодолинных полупроводниках с высокой диэлектрич. проницаемостью (напр., в ВаТiO3).

Литература по эффекту Сасаки - Шибуйя

  1. Зеегер К., Физика полупроводников, пер. с англ., М., 1977;
  2. Горячие электроны в многодолинных полупроводниках, К., 1982.

3. С. Грибников

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

поделиться этой страницей в соцсети
VK
OK

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 18.01.2021 - 11:33: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
18.01.2021 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
18.01.2021 - 08:21: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Александра Флоридского - Карим_Хайдаров.
18.01.2021 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Анны ван Дэнски - Карим_Хайдаров.
17.01.2021 - 17:59: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
17.01.2021 - 16:46: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
17.01.2021 - 16:00: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
16.01.2021 - 08:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 09:03: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ФАЛЬСИФИКАЦИЯ ИСТОРИИ - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 09:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 08:20: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
15.01.2021 - 08:19: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution