Анотація до роботи:

Меріуц А.В. Роль нерівноважних носіїв заряду в лінійних явищах переносу в обмежених напівпровідниках. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напiвпровiдникiв і діелектриків. – Інститут монокристалів НТК “Інститут монокристалів” НАН України, Харків, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню впливу нерiвноважних носіїв заряду на лінійні процеси переносу в напівпровідниках. На прикладі лінійного струмопереносу i формування термоерс у біполярних напівпровідниках та напівпровідниках p-типу показано, що в лінійній теорії явищ переносу, у загальному випадку, неможна знехтувати зміною локальної концентрації носіїв при як завгодно слабкому зовнішньому впливі. Тому для коректного опису процесів лінійного переносу необхідне врахування рекомбінації нерiвноважних носіїв. Урахування об’ємної рекомбінації та рекомбінації на контактах напівпровідника і метала здійснено у межах відомого формалізму, який базується на використанні рівнянь неперервності.

16

Встановлено, що при наявності градієнту температури в напівпровіднику у виразах для об'ємної рекомбінації з'являється додатковий член, пропорційний цьому градієнту. Сформульовані найбільш повні граничні умови до рівнянь неперервності, що враховують як рекомбінацію електронів i дірок на контакті двох середовищ, так i протікання струму через контакт. Отримані граничні умови можуть бути застосовані також при розв’язанні нелінійних задач.

На основі розробленої теорії отримані співвідношення для опору i термоерс біполярного напівпровідника. Показано, що вони істотно залежать від темпів об'ємної рекомбінації і рекомбінації на контакті. Вказані межі придатності отриманих формул.

1. Побудовано теорію лінійних явищ переносу в біполярних напівпровідниках та напівпровідниках p-типу, що враховує виникнення i рекомбінацію нерiвноважних носіїв заряду. На основі розробленої теорії отримані співвідношення для опору i термоерс біполярного напівпровідника при врахуванні нерiвноважних носіїв.

2. В загальному випадку показано, що неможливо описати протікання струму в електричному колі метал – дірковий напівпровідник – метал, як для лінійних так і нелінійних явищ переносу, за допомогою лише одного типу носіїв заряду.

3. Показано, що рівноважна контактна різниця потенціалів всередині тонкої напівпровідникової плівки, яка знаходиться між двома металами, буде меншою, ніж різниця робіт виходу напівпровідника i металу.

4. Показано, що опір i термоерс біполярного напівпровідника залежать не тільки від провідностей i коефiцiєнтiв диференціальної термоерс, але i від швидкостей об'ємної рекомбінації i рекомбінації на контакті нерiвноважних носіїв. Співвідношення для R i e співпадають з відповідними формулами традиційної теорії лінійних явищ переносу тільки у випадку гранично великих швидкостей рекомбінації.

5. Отримано найбільш загальне співвідношення для опису рекомбінації в лінійному (по концентрації нерiвноважних носіїв) наближенні i при наявності температурного поля в напівпровіднику.

6. Показано, що в біполярних напівпровідниках взагалі неможливо коректно ввести концепцію часу життя носіїв. Виняток має місце тільки при умові квазiнейтральностi, коли для електронів i дірок існує єдиний час життя.

7. Вперше найбільш повно сформульовані граничні умови на контакті двох провідних середовищ, що враховують як процеси рекомбінації нерiвноважних носіїв на контакті, так i

14

можливість протікання струму в електричному колі. Вони відповідають і реальним умовам експериментів, які проводяться для дослідження кінетичних властивостей напiвпровiдникiв, i реальним умовам роботи напівпровідникових приладів.

8. Отримано умови придатності побудованої теорії з яких випливає, що для опису явищ переносу в тонкоплівкових напівпровідникових пристроях (доки ці явища можна описувати в рамках лінійної теорії) доцільно користуватися теорією, викладеною в даній роботі. Застосування формул традиційної теорії лінійних явищ переносу можливе у випадку, коли об’ємну або поверхневу швидкості рекомбінації нерiвноважних носіїв можна вважати нескінченною.

Публікації автора:

1. Гуревич Ю.Г., Логвинов Г.Н., Эспехо Г., Титов О.Ю., Мериуц А. Роль неравновесных носителей в линейном токопереносе (закон Ома) // ФТП. – 2000. - Т.34, №7. – С.783-786.

2. Volovichev I.N., Espejo G., Gurevich Yu.G., Titov O.Yu., Meriuts A. Recombination in semiconductors: appearance of nonequilibrium carriers due to injection or redistribution in the sample // Jap. J. Appl. Phys. – 2002. - Vol.41. - P.182-184.

3. Gurevich Yu.G., Logvinov G.N., Volovichev I.N., Espejo G., Titov O.Yu, Meriuts A. The role of non-equilibrium carriers in the formation of thermo-e.m.f. in bipolar semiconductors // Phys. Stat. Sol. (b) – 2002. – Vol.231, №1. – P.278-293.

4. Meriuts A.V., Lyubimov O.I., Volovichev I.N., Gurevich Yu.G., Espejo G., Titov O.Yu Linear transport in bounded semiconductors under a thermal field: emergence of nonequilibrium charge carriers // FM – 2002. – Vol.9, №2. – P.176-181.

5. Titov O.Yu, Meriuts A., Espejo G., Volovichev I.N., Gurevich Yu.G., Lyubimov O.I. Thermal and electric transport in semiconductors under a thermal field: emergence of nonequilibrium charge carriers // High Temperatures-High Pressures. – 2001. - Vol.33. - P.65-71. (Proceedings of the 15^th ECTP, Wurzburg, Germany – 1999. –P.737-743.)

6. Espejo G., Volovichev I.N., Gurevich Yu.G., Logvinov G.N., Meriuts A., Titov O.Yu. Thermal field – the source of the emergence of nonequilibrium charge carriers in semiconductors // Proceedings of the 25 International Thermal Conductivity and 13 Thermal expansion Symposium, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA. – 1999. - P.213-223.

7. Titov O.Yu., Espejo G., Gurevich Yu.G., Meriuts A., Logvinov G.N. Nonlinear and nonequilibrium heat and electric transport in semiconductors: characterization and applications for thin films // Proceedings of the 9^th Latin American Congress, La Habana, Cuba. – 1999. - P.143-145.

15

8. Espejo G, Meriuts A., Titov O.Yu., Logvinov G.N., Volovichev I.N., Gurevich Yu.G. Thermoelectric transport in semiconductors – emergence of nonequilibrium charge carriers // Proceedings of the 18^th International conference on Thermoelectrics Baltimore, Maryland, USA. – 1999. - P.598-600.

9. Titov O.Yu., Espejo G., Gurevich Yu.G., Meriuts A., Logvinov G.N. The novell approach to the thermoelectric phenomena // Proceedings of the 5^th European workshp on thermoelectrics, Padubice - Liarne Bohdanec, Czech Republic. – 1999. - P.110-113.

10. Espejo G., Volovichev I.N., Gurevich Yu.G., Meriuts A., Logvinov G.N., Titov O.Yu. Thermal field – the source of the emergence of nonequilibrium charge carriers in semiconductors // Proceedings of the 22^nd International Conference On Microelectronics, Nis, Yugoslavia. – 2000. - P.181-184.

11. Espejo G., Meriuts A., Titov O.Yu., Gurevich Yu.G. Electrical transport in p-type semiconductor: the role of recombination // Third international school-conference, Chernivtsi, Book of abstracts. – 1999. – P.75.

12. Meriuts A., Espejo G., Titov O.Yu., Gurevich Yu.G. Transport in metal-p-type semiconductor thin film-metal structure // VII International conference of physics and technology of thin films, Ivano-Frankivsk, Book of abstracts. – 1999. – P.11.