Negative differential resistance in n-type noncompensated silicon at low temperature

Danilyuk, A. L.; Trafimenko, A. G.; Fedotov, А.К.; Свито, И. А.; Prischepa, S. L.

doi:10.1063/1.4968825

Cited by 9 publications

(19 citation statements)

References 19 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…На начальных участках ВАХ механизм переноса заряда в основном активационного типа вследствие захвата носителей заряда нейтральными D 0 состояниями нижней зоны Хаббарда и их трансформации в Dсостояния верхней зоны Хаббарда (ВЗХ) [6]. В этом случае наблюдается отрицательный ТКС [5,6]. Рост тока сопровождается резким уменьшением R и кроссовером к положительному знаку ТКС.…”

Section: Discussionunclassified

“…Образцы помещались в криогенную вставку (Cryogenic Ltd., London) со сверхпроводящим магнитом. Подробнее детали эксперимента описаны в работах [5,6].…”

Section: результатыunclassified

“…Для достижения дальнейшего прогресса кремниевой наноэлектроники одним из эффективных путей является адаптация нелинейных процессов. В частности, использование эффекта отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС) при малых значениях напряженности электрического поля Е является одним из перспективных подходов для проектирования новых электронных устройств [5]. Для более глубокого понимания физики возникновения ОДС при малых значениях Е необходимо проанализировать процессы, предшествующие области ОДС.…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Delocalization of electron states in n-Si at low temperatures

Данилюк

Trafimenko

Федотов

et al. 2020

Doklady Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta informatiki

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (г. Минск, Республика Беларусь) 2 Научно-исследовательское учреждение «Институт ядерных проблем» Белорусского государственного университета (г. Минск, Республика Беларусь) Поступила в редакцию 30 января 2020 © Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, 2020 Аннотация. Приводятся данные измерений транспортных свойств Si, легированного Sb, в температурном диапазоне 1,9 -3,0 К и при плотностях токов J < 0,2 А/см 2 . На основе анализа вольт-амперных характеристик получены значения сопротивления при разных плотностях токов. Обнаружено, что с увеличением тока изменяется знак температурного коэффициента сопротивления. При значениях J < 0,045 А/см 2 температурный коэффициент сопротивления положительный, а с превышением плотности тока значения 0,045 А/см 2 он становится отрицательным. Для объяснения этого токового кроссовера в знаке температурного коэффициента сопротивления были проведены холловские измерения при температуре 2 К, позволившие определить значения концентрации носителей заряда и их подвижность. На основе этих измерений и с учетом модели концентрационной нестабильности были получены токовые зависимости таких параметров, описывающих электрический транспорт в полупроводниках, как энергия активации, неравновесная концентрация носителей заряда, подвижность и время рассеяния электронов проводимости. В результате проведенного анализа было установлено, что изменение знака температурного коэффициента сопротивления с ростом тока можно объяснить обменом электронами между верхней зоной Хаббарда, формирующейся за счет захвата инжектируемых электронов нейтральными атомами примеси, и краем зоны проводимости. При этом происходит делокализация электронных состояний с ростом тока. Полученные данные хорошо согласуются с выдвинутой гипотезой. Проведено рассмотрение возможных механизмов делокализации путем анализа времени рассеяния электронов. В результате установлено, что электрон-электронные взаимодействия, вызванные кулоновским потенциалом, являются доминирующими. Ключевые слова: токовая нестабильность, делокализация, верхняя зона Хаббарда, температурный коэффициент сопротивления. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

show abstract

Section: Discussionunclassified

Section: результатыunclassified

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Delocalization of electron states in n-Si at low temperatures

Данилюк

Trafimenko

Федотов

et al. 2020

Doklady Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta informatiki

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In the interval 2-4 K the conductivity is governed by the HG and the charge transport is associated mainly with the spin dependent hopping in the UHB. To improve the identification of the observed Mott-type VRH-SAD crossover and enhance the temperature interval of SAD the energy range of the impurity states as well as the level of the injection of the electrons should be increased [63].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…The presence of nonsmeared HG between Hubbard bands in the range 2-4 K together with the spin dependent hops in the UHB provides reentrance of the SAD. The latter provides a nonlinearity of the currentvoltage characteristics at small bias voltage, which leads to negative differential resistance at electrical fields smaller than 1 V/cm [63]. It is unlikely that this effect may be due to the ES VRH, for which the delocalization occurs at significantly higher electrical fields.…”

Section: Gap In the Dosmentioning

confidence: 99%

Low Temperature Conductivity inn-Type Noncompensated Silicon below Insulator-Metal Transition

Danilyuk¹,

Trafimenko²,

Федотов³

et al. 2017

Advances in Condensed Matter Physics

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We investigate the transport properties ofn-type noncompensated silicon below the insulator-metal transition by measuring the electrical and magnetoresistances as a function of temperatureTfor the interval 2–300 K. Experimental data are analyzed taking into account possible simple activation and hopping mechanisms of the conductivity in the presence of two impurity bands, the upper and lower Hubbard bands (UHB and LHB, resp.). We demonstrate that the charge transport develops with decreasing temperature from the band edge activation (110–300 K) to the simple activation with much less energy associated with the activation motion in the UHB (28–90 K). Then, the Mott-type variable range hopping (VRH) with spin dependent hops occurs (5–20 K). Finally, the VRH in the presence of the hard gap (HG) between LHB and UHB (2–4 K) takes place. We propose the empiric expression for the lowTdensity of states which involves both the UHB and LHB and takes into account the crossover from the HG regime to the Mott-type VRH with increasing temperature. This allows us to fit the lowTexperimental data with high accuracy.

show abstract

Spontaneous Symmetry‐Breaking of Nonequilibrium Steady–States Caused by Nonlinear Electrical Transport

Bradicich

Brown

Ganguli

et al. 2023

Adv Elect Materials

View full text Add to dashboard Cite

Negative differential resistance (NDR) in certain materials has been attributed to spontaneous emergence of symmetry‐breaking electrical current density localization from a previously homogeneous distribution, which is postulated to occur due to the nonequilibrium thermodynamic force of minimization of entropy production. However, this phenomenon has not been quantitatively predicted based on intrinsic material properties and an applied electrical stimulus. Herein an instability criterion is derived for localization of current density and temperature from a thermal fluctuation in a parallel conductor model of a thin film that is subject to Newton's law of cooling. The conditions for steady–state electro‐thermal localization is predicted, verifying a decrease in entropy production upon localization. Electro‐thermal localization accompanied by a decrease of entropy production is confirmed in a multiphysics simulation of current flow in a thin film. The instability criterion predicts conditions for spontaneous current density localization, relating symmetry breaking fundamentally to dynamical instability via Local Activity theory.

show abstract

Negative differential resistance in n-type noncompensated silicon at low temperature

Cited by 9 publications

References 19 publications

Delocalization of electron states in n-Si at low temperatures

Delocalization of electron states in n-Si at low temperatures

Low Temperature Conductivity inn-Type Noncompensated Silicon below Insulator-Metal Transition

Spontaneous Symmetry‐Breaking of Nonequilibrium Steady–States Caused by Nonlinear Electrical Transport

Contact Info

Product

Resources

About