"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Прыжковая проводимость Мотта и Эфроса-Шкловского в пленках из наночастц Si, легированных фосфором и бором
Дорофеев С.Г. 1, Кононов Н.Н. 2, Бубенов С.С.1, Попеленский В.М. 1, Винокуров А.А. 1
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (химический факультет), Москва, Россия
2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
Email: dorofeev_sg@mail.ru, nnk@kapella.gpi.ru, s.bubenov@gmail.com, popelensky.vm@gmail.com, vinokuroff.aa@gmail.com
Поступила в редакцию: 23 августа 2021 г.
В окончательной редакции: 11 сентября 2021 г.
Принята к печати: 20 сентября 2021 г.
Выставление онлайн: 22 ноября 2021 г.

Исследованы электрические характеристики тонких пленок, сформированных из наночастиц Si (nc-Si) с различной степенью легирования. Для исключения влияния ионной проводимости токовые параметры пленок регистрировались в сверхвысоком вакууме (P~3-5·10-9 Tорр) с предварительным высокотемпературным (950oC) отжигом. Анализ температурных зависимостей проводимости пленок nc-Si показал, что в пленках, сформированных из сильно легированных наночастиц (концентрация свободных электронов ne больше 1019 см-3), проводимость определяется прыжками с переменной длиной (variable range hopping conductionVRH). При температурах >300 K в этих образцах преобладает VRH Мотта, a при меньших температурах - VRH Эфроса-Шкловского. В пленках со средним уровнем легирования наночастиц (ne<1019 см-3) транспорт в пленках определяется совместным действием проводимостей Мотта, Эфроса-Шкловского и термически активированной проводимости. При этом термически активированная проводимость преобладает при температурах >560oC. В пленках nc-Si из нелегированных наночастиц транспортные параметры определяются термически активированной проводимостью и VRH Мотта. VRH Эфроса-Шкловского в таких пленках не наблюдается. Из анализа параметров, соответствующих проводимостям Мотта и Эфроса-Шкловского, найдены длины локализации волновых функций, плотности состояний на уровне Ферми (G(EF) ) и средние длины прыжков. Средние длины прыжков в пленках nc-Si из наночастиц, подвергнутых предварительному травлению в HF, находятся в диапазоне 56-86 нм, что указывает на то, что прыжки в таких пленках происходят при посредстве промежуточных наночастиц. Ключевые слова: легирование наночастиц Si, проводимость тонких пленок из наночастиц Si.
  1. M. Yao, F. Ding, Y. Cao, P. Hu, J. Fan, C. Lu, F. Yuan, C. Shi, Y. Chen. Sensors Actuators B, 201, 255 (2014)
  2. C. Shin, D.P. Pham, J. Park, Y-J. Lee, S. Kim, J. Yi. Thin Sol. Films, 690, 137515 (2019)
  3. X. Zhou, K. Uchida, H. Mizuta, S. Oda. J. Appl. Phys., 106, 044511 (2009)
  4. S. Niesar, R. Dietmueller, H. Nesswetter, H. Wiggers, M. Stutzmann. Phys. Status Solidi A, 206, 2775 (2009)
  5. L. Mangolini, E. Thimsen, U. Kortshagen. Nano Lett., 5, 655 (2005)
  6. E.M. Khokhlov, D.V. Kolmykov, N.N. Kononov, G.P. Kuz'min, S.N. Polyakov, A.M. Prokhorov, N.A. Sulimov, O.V. Tikhonevitch. Laser Phys., 8 (5), 1070 (1998)
  7. D. Yu, C. Wang, P. Guyot-Sionnest. Science, 300, 1277 (2003)
  8. S.J. Oh, N.E. Berry, J-H Choi, E.A. Gaulding, T. Paik, S.-H. Hong, C.B. Murray, C.R. Kagan. ACS Nano, 7, 2413 (2013)
  9. A. Sahu, M.S. Kang, A. Kompch, C. Notthoff, A.W. Wills, D. Deng, M. Winterer, C.D. Frisbie, D.J. Norris. Nano Lett., 12, 2587 (2012)
  10. A.R. Stegner, R.N. Pereira, R. Lechner, K. Klein, H. Wiggers, M. Stutzmann, M.S. Brandt. Phys. Rev. B, 80, 165326 (2009)
  11. R. Gresback, N.J. Kramer, Yi Ding, T. Chen, U.R. Kortshagen, T. Nozaki. ACS Nano, 8 (6), 5650 (2014)
  12. T. Chen, K.V. Reich, N.J. Kramer, H. Fu, U.R. Kortshagen, B.I. Shklovskii. Nature Materials, 15, 299 (2016)
  13. S.S. Bubenov, S.G. Dorofeev, A.A. Eliseev, N.N. Kononov, A.V. Garshev, N.E. Mordvinova, O.I. Lebedev. RSC Adv., 8, 18896 (2018)
  14. N.N. Kononov, S.G. Dorofeev. Smart Nanoparticles Technology, ed. by A.A. Hashim (InTech, Rijeka, 2012) сhap. 19, p. 407. ISBN 978-953-51-0500-8
  15. N. Rastgar, D.J. Rowe, R.J. Anthony, B.A. Merritt, U.R. Kortshagen, E.S. Aydil. J. Phys. Chem. C, 117, 4211 (2013)
  16. R.N. Pereira, S. Niesar, W.B. You, A.F. da Cunha, N. Erhard, A.R. Stegner, H. Wiggers, M.G. Willinger, M. Stutzmann, M.S. Brandt. J. Phys. Chem. C, 115, 20120 (2011)
  17. A.R. Stegner, R.N. Pereira, K. Klein, R. Lechner, R. Dietmueller, M.S. Brandt, M. Stutzmann, H. Wiggers. Phys. Rev. Lett., 100, 026803 (2008)
  18. J. Nelson, K.V. Reich, M. Sammon, B.I. Shklovskii, A.M. Goldman. Phys. Rev. B, 92, 085424 (2015)
  19. H. Liu, A. Pourret, P. Guyot-Sionnest. ACS Nano, 4 (9), 5211 (2010)
  20. S.M. Wasim, L. Essaleh, G. Mari n, C. Rincon, S. Amhil, J. Galibert. Superlat. Microstr., 107, 285 (2017)
  21. Y-C. Lee, C-I. Liu, Y. Yang, R.E. Elmquist, C.-Te. Liang. Chinese J. Phys., 55, 1235 (2017)
  22. Md.N. Islam, S.K. Ram, S. Kumar. Physica E, 41, 1025 (2009)
  23. T. Chen, B. Skinner, W. Xie, B.I. Shklovskii, U.R. Kortshagen. J. Phys. Chem. C, 118, 19580 (2014)
  24. N.F. Mott, E.A. Davis. Electron processes in non-crystalline materials (Second edn, Clarendon Press, Oxford, 1979)
  25. A.L. Efros, B.I. Shklovskii. J. Phys. C: Solid State Phys., 8 L49, (1975)
  26. D.K. Paul, S.S. Mitra. Phys. Rev. Lett., 31 (16), 1000 (1973)
  27. T.G. Castner. Hopping Transport in Solids, ed. by M. Pollak and B.I. Shklovskii (Amsterdam, Elsevier/North-Holland) p. 1
  28. B. Skinner, T. Chen, B.I. Shklovskii. Phys. Rev. B, 85, 205316 (2012)
  29. A.S. Skal, B.I. Shklovskii. Sov. Phys. Solid State, 16, 1190 (1974)
  30. R. Rosenbaum, N.V. Lien, M.R. Graham, M. Witcomb. J. Phys.: Condens. Matter, 9, 6247 (1997)
  31. N.N. Kononov, S.G. Dorofeev, A.A. Ishchenko, R.A. Mironov, V.G. Plotnichenko, E.M. Dianov. Sov. Semiconductors, 45 (8), 1038 (2011)
  32. J.E. Spanier, I.P. Herman. Phys. Rev. B, 61 (15), 10437 (2000)
  33. M. Ben-Chorin, F. Moiler, F. Koch. Phys. Rev. B, 49 (4), 2981 (1994)
  34. Z.A.K. Durrani, M.A. Rafiq. Microelectronic Engin., 86, 456 (2009).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.