Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области полупроводниковой электроники.



Научное открытие "Свойство многозначной анизотропии электропроводности полупроводниковых кристаллов в сильных электрических полях".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее свойство многозначной анизотропии электропроводности полупроводниковых кристаллов в сильных электрических полях, заключающееся в том, что в однородных кристаллах при достижении критического значения величины электрического поля возникают параллельные направлению тока слои с различной анизотропией электропроводности, приводящей к различным направлениям электрического поля в каждом слое".
Авторы: З. С. Грибников, В. В. Митин, О. Г. Сарбей (граждане СССР), М. Аше, X. Костиал (граждане ГДР).
Номер и дата приоритета: № 294 от 10 июня 1971 г. в части теоретического обоснования возможности многозначной анизотропии в упрощенной двухдолинной модели полупроводника и 2 июня 1980 г. в части экспериментального обнаружения многозначной анизотропии в реальных многодолинных полупроводниках (шестидолинном п — Si).
Дата регистрации: 20 сентября 1984 г.


Описание открытия.
Электропроводность полупроводниковых кристаллов кубической сингонии изотропна только в слабых (негреющих) электрических полях. В греющих полях проявляется анизотропия и как ее следствие возникают электрические поля в поперечных по отношению к направлению плотности тока направлениях, приводящие к поперечным анизотропным разностям потенциалов (э.д.с). Эти эффекты особенно велики в полупроводниках с многодолинным зонным спектром носителей заряда (алмаз, кремний, германий и др.), в которых при низких по сравнению с энергией фононов (ответственных за междолинное рассеяние) температурах образуется несколько групп электронов, поведение которых в достаточной мере независимо друг от друга. Каждая из групп хорошо описывается своей анизотропной неподвижностью. В греющих полях происходит различный нагрев электронов в различных долинах и переселение их из одних долин в другие, причем возникающие в этом процессе поперечные анизотропные электрические поля самосогласованно в нем участвуют.

Считалось, однако, что при токе, направленном вдоль кристаллографических осей симметрии, поперечные поля в силу симметрии не появляются. Авторы открытия показали, что в случае направления тока вдоль тех из осей симметрии, по отношению к которым главные оси тензоров подвижности электронов направлены под косыми углами, при определенных условиях (низкие температуры, высокая чистота кристалла) возникают устойчивые состояния с поперечными электрическими полями. Этот процесс может трактоваться как неравновесный фазовый переход типа спонтанной потери симметрии.

Каждое из состояний с поперечным полем соответствует преимущественному заполнению электронами одной из эквивалентных долин, косо ориентированных по отношению к направлению тока. В кристалле все эти состояния реализуются одновременно: образец в простейшем случае расслаивается на слои, а в общем случае — на призмы с различными направлениями поперечного поля и различными номерами преимущественно заполненных электронами долин. Слоистая структура зависит от граничных условий на боковых поверхностях образца и подвержена влиянию малых неоднородностей. В идеально однородном кристалле типа длинного стержня устойчивы простейшие структуры с минимальным числом слоев. Наличие неоднородностей может сделать устойчивыми множество многослойных структур. Из-за слабой устойчивости этих структур на них легко влияет магнитное поле (аномальный эффект Холла), градиент температуры, неоднородная засветка, неоднородная деформация. Легкая управляемость слоистой структурой лежит в основе очевидных практических применений открытого явления.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz