Impedance Spectroscopy of Silicon Whiskers

Abstract

Національний університет «Львівська політехніка» 79013, Львів, вул. С.Бандери, 12, каф. напівпровідникової електроніки ІМПЕДАНС-СПЕКТРОСКОПІЯ НИТКОПОДІБНИХ КРИСТАЛІВ КРЕМНІЮ А.О. Дружинін, І.П. Островський, Ю.М. Ховерко, Р.М. КорецькийАнотація. Досліджено електропровідність та магнетоопір ниткоподібних кристалів Si<B> діаметром 5-40 мкм у температурному інтервалі 4,2÷300 К, частотному діапазоні 1÷110 6 Гц та сильних магнітних полях до 14 Тл методом імпедансної спектроскопії. На основі дослідження імпедансу визначені концентрації домішок у кристалах, які становлять 3,610 18 см -3 і 5,210 18 см -3 і відповідають переходу метал-діелектрик. Показано, що у даних кристалах в інтервалі низьких темпрератур має місце стрибкова провідність по домішковій зоні, яка приводить до виникнення від'ємного магнітоопору.Ключові слова: магнетоопір, ниткоподібні кристали, імпеданс-спектроскопія Abstract. Conductance and magnetoresistance of Si<B > whiskers with diameters 5-40 mkm doped with B impurity were investigated in temperature range 4,2÷300 К, frequency range 1÷110 6 Hz and magnetic fields with intensity up to 14 Т by method of impedance spectroscopy. Impedance investigations showed that doping concentration in the crystals are становлять 3,610 18 сm -3 and 5,210 18 сm -3 which is correspondent to metal dielecric transition. Hopping conductance on impurity states was shown to be realized in the crystals in low temperature region which leads to appearance of negative magnetoresistance .

Impedance Spectroscopy of Silicon Whiskers

“…В основі вимірювання цих характеристик лежить визначення електропровідності кристалу, яка змінюється під впливом зовнішнього чинника (температури, тиску, деформації).Тому вивчення поведінки електропровідності НК є важливою фундаментальною та практичною задачею. Електропровідність НК Si, легованих домішкою бору до концентрацій поблизу переходу метал-діелектрик (ПМД), широко вивчалася за кріогенних температур в умовах дії сильних магнітних полів до 14 Тл [3,4]. Зокрема, досліджено поведінку магнетоопору в залежності від температури та деформації кристалів [5], виявлено явище гігантського тензорезистивного ефекту [6].…”

“…за 4,2 К N(E F )=3,2×10 20 см -3 ×еВ -1 . та N(E F )=8,4×10 20 см -3 × еВ -1 , відповідно Згідно теорії стрибкової провідності на змінному струмі середній час стрибка t носія із поглинанням або випусканням фонона визначається виразом (4) де R -довжина стрибка. Значення t -1 визначаємо із залежності ln (1/R) =f (ln(w)) як середню частоту.…”