研究目的
分析电中性(等价)硅杂质对n型锗中载流子霍尔迁移率的影响,并研究掺杂稀土元素镧(La)、镨(Pr)和钕(Nd)的锗中的霍尔效应。
研究成果
在n型锗中,电中性硅杂质的存在会因中性中心及晶格缺陷的额外散射作用,显著降低77K温度下的载流子迁移率。稀土元素杂质同样会导致77K迁移率下降,这可能与它们和氧等中性杂质形成复合物有关。这些发现揭示了杂质相互作用对半导体性能的重要影响,并为深入研究复合效应提供了研究方向。
研究不足
该研究受限于晶体内部偏析导致的硅杂质非均匀分布,这可能影响迁移率下降的单调性。此外,关于含硅杂质的锗材料中霍尔系数随磁场强度变化关系的文献缺失,增加了数据处理的复杂性。稀土元素杂质的影响需通过进一步的物理化学研究才能得出明确结论。
1:实验设计与方法选择:
研究对单独掺锑(Sb)及同时掺锑加硅(Si)或稀土元素(La、Nd、Pr)的锗样品进行了对比实验,在300K和77K温度、2340奥斯特磁场下测量霍尔效应和电阻率,以探究载流子迁移率与散射机制。
2:样品选择与数据来源:
样品由n型锗单晶锭制备,部分仅掺锑,部分掺锑加硅或稀土元素。样品按特定晶向切割制备用于测量。
3:实验设备与材料清单:
设备包括霍尔效应和电阻率测量装置、磁场源(强度2340奥斯特),材料包含锗晶体、杂质元素(Sb、Si、La、Nd、Pr)、焊接接触点的锡、蚀刻用双氧水及冲洗用蒸馏水。
4:实验流程与操作步骤:
样品经抛光后,在沸腾的30%双氧水中蚀刻2分钟,用蒸馏水冲洗,以纯锡焊接接触点并测试接触电阻。在300K和77K温度、H=2340奥斯特条件下测量电阻率(ρ)和霍尔系数(RH)。
5:数据分析方法:
根据ρ和RH值计算载流子浓度(ne)和迁移率(μ),对比不同掺杂条件下的结果以评估杂质对迁移率的影响。
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