Подвижность носителей заряда в сильных электрических полях в режиме проводимости с многократным захватом / Ненашев А.В., Двуреченский А.В., Oelerich J.O., Jandieri K., Valkovskii V.V., Semeniuk O., Gebhard F., Juška G., Reznik A., Baranovskii S.D.

Abstract

В работе исследуется неомический электронный транспорт в режиме зонной проводимости с многократным захватом, когда движение носителей заряда происходит в зоне проводимости, но бόльшую часть времени носитель захвачен ловушками. Такой режим транспорта реализуется во многих материалах, в частности, в аморфных полупроводниках. Показано [1], что зависимость подвижности носителей заряда μ от температуры и от напряжённости электрического поля описывается единственным параметром — так называемой эффективной температурой Teff, являющейся функцией реальной температуры T и напряжённости поля F. Электрическое поле входит в выражение для эффективной температуры в виде комбинации eFa, где e — элементарный заряд, а параметр a близок к радиусу локализации захваченного ловушкой носителя заряда: Зависимость подвижности от эффективной температуры является активационной. Возможность применения концепции эффективной температуры в режиме проводимости с многократным захватом, а также роль радиуса локализации a как характерного масштаба длины, определяющего полевую зависимость подвижности, объяснены на основе представления о выходе носителя заряда из ловушки как о совместном действии термической активации и туннелирования. Рассмотрен процесс покидания ловушки носителем заряда в ситуации, когда возможен процесс прыжка на более мелкую ловушку [2]. Обнаружено, что среднее время, за которое электрон покидает ловушку, в сильных электрических полях существенно (на несколько порядков) уменьшается в результате многостадийных процессов, состоящих из прыжков носителей заряда на более мелкие ловушки и термического возбуждения в зону из последних. Получены аналитические выражения для коэффициента усиления скорости выхода носителя из ловушки в присутствии сильного электрического поля. В частности, в системе из двух ловушек при оптимальном положении ловушки 2 коэффициент усиления составляет порядка 2 1 exp 2( )    eFa kT   , где ε1 — глубина залегания 1-й ловушки.