Über das Verhalten von n-Ge-Einkristallen im Temperaturgebiet des flüssigen Heliums.

Abstract

Nach theoretischen Betrachtungen von CONWELL und MOTT soll der Übergang vom normalen Leitungsmechanismus eines Halbleiters zur Störbandleitung im Gebiet tiefster Temperaturen durch eine Kompensation der Störstellenarten des Kristalls begünstigt werden. In der vorliegenden Arbeit wird durch Messungen der Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes und des HALL-Effektes für kleine elektrische Felder an n-Ge-Einkristallen unterschiedlicher Störstellenstruktur diese theoretische Aussage auch experimentell belegt. Die oberhalb einer bestimmten elektrischen Feldstärke UD von einigen Volt/cm für Meßtemperaturen unter 10°K beobachtete reversible Abnahme des elektrischen Widerstandes und der HALL-Konstanten in Abhängigkeit vom angelegten Feld kann bei normalem Leitungsmechanismus mit einer Ladungsträgervervielfachung durch Stoßionisation neutraler Störstellen gedeutet werden. Diese Erklärung wird insbesondere durch die Abnahme der „Durchschlagsfeldstärke“ UD mit zunehmender Beweglichkeit der Ladungsträger und durch die Zunahme von UD in einem äußeren Magnetfeld gestützt. Quantitativ können durch die Behinderung der Stoßionisation in einem Magnetfeld außergewöhnlich hohe Widerstandsänderungen von 10 000% bei 300 Gauß für elektrische Feldstärken U ≈ UD beobachtet werden. Im Bereich überwiegender Störbandleitung wird zur Deutung der Feldstärkeabhängigkeiten des Widerstandes und des HALL-Effektes nach SCHOTTKY ein neuer Mechanismus der „Ionisierung“ von Elektronen im Störband benutzt.