Эффекты резонансного рассеяния электронов на донорных примесях в полупроводниках

Abstract

Дана обобщенная формулировка подхода Фриделя и развито теоретическое описание эффектов резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях в полупроводниках. Детально рассмотрены стабилизация электронной концентрации при достижении энергией Ферми энергии резонансного уровня, концентрационный максимум подвижности, температурная и концентрационная зависимости магнитной восприимчивости локализованных резонансных состояний. Обсуждаются пределы применимости полученных результатов.

Дано узагальнене формулювання підходу Фріделя і розвито теоретичний опис ефектів резонансного розсіювання електронів провідності на донорних домішках у напівпровідниках. Детально розглянуто стабілізацію електронної концентрації при досягненні енергією Фeрмі енергії резонансного рівня, концентраційний максимум рухливості, температурна та концентрац ійна залежності магнітної сприйнятливості локалізованих резонансних станів. Обговорюються межі застосовності отриманих результатів.

On the basis of Friedel’s approach a theoretical description of the effects of resonance scattering of conduction electrons by donor impurities in semiconductors is developed with allowance made for the stabilization of electron concentration when the Fermi energy coincides with the resonance level energy. It is shown that such a stabilization gives rise to a maximum in the concentration dependence and to its related anomalies in the temperature dependences of electron mobility. It is also found that in the presence of resonance scattering of electrons by donor impurities in semiconductors the density of electrons localized at impurities makes a contribution to the spin susceptibility. The related Curie constant displays an unusual dependence on impurity concentration. An expression for spin susceptibility of electrons scattered by resonance is derived in the framework of Friedel’s approach.