Impurity band in electron-irradiated n-InSe
Keywords:
indium selenide, electron irradiation, mixed conductivity, Hall effect, mobility, impurity band
Abstract
Electrical properties of indium selenide InSe single crystals irradiated with electrons with energy of 9,2 MeV are investigated in the temperature range 80 to 400 K. The observed extrema in the temperature dependences of the Hall coefficient and the Hall mobility of electrons along the layers are explained by considering the two-band model with electrons in both the conduction and impurity bands created by donor centers. The carried out numerical calculations taking into account a redistribution of carriers between the bands well reproduce the experimental data. An analysis of the temperature dependence of chemical potential and calculations within the model of partially compensated donor level additionally confirm the existence of the impurity band with a width of 6 to 8 meV. High mobilities of the carriers in this band are supposed to be due to delocalized conduction type.
Downloads
Download data is not yet available.
References
Ковалюк З.Д., Политанская О.А., Сидор О.Н., Маслюк В.Т. Электрические и фотоэлектрические характеристики структур на основе слоистых полупроводников InSe и GaSe при облучении электронами с энергией 12,5 МэВ //ФТП. – 2008. – Т. 42, № 11. – С. 1321-1326.
Ковалюк З.Д., Литовченко П.Г., Сидор О.Н., Катеринчук В.Н., Ластовецкий В.Ф., Литовченко О.П., Дубовой В.К., Поливцев Л.А. Влияние нейтронного облучения на фотоэлектрические параметры структур ІТО – GaSe //ФТП. – 2007. – Т. 41, № 5. – С. 570-574.
Ковалюк З.Д., Литовченко П.Г., Ластовецкий В.Ф., Литовченко О.П., Дубовой В.К., Поливцев Л.А. Влияние нейтронного облучения на фотоэлектрические параметры структур p-n-InSe//Письма в ЖТФ. – 2007. – Т. 33, № 18. – С. 14-22.
Kovalyuk Z.D., Katerynchuk V.M., Sydor O.M., Savchuk A.I., Raransky M.D., Palamaryk M.Yu. Change of heterostructures contact potential difference induced by X-ray irradiation//Nuclear Instruments and Methods in Physics. B. – 2006. – Vol. 246. – P.118-121.
Абдинов Д.Ш., Аскеров К.А., Гаджиева В.И., Бекташи М.Г. Радиационностойкие фотоприемники на область спектра 0,35-1,1 мкм//Прикладная физика. – 2008. – № 5. – С. 106-109.
Kovalyuk Z.D., Tkachenko V .G., Maksymchuk I.M., Sydor O.M., Sydor O.A., Dubinko V.I. X-ray and Raman investigations of layered InSe and GaSe single crystals irradiated with high-energy gamma-quanta//Proc. of the 1th Int. Conf. Nanomaterials: Applications and Properties NAP-2011, – Alushta, Ukraine. – 2011. – Vol. 2, part 2. – P. 376-380.
Kovalyuk Z.D., Sydor O.M., Sydor О.A., Tkachenko V.G., Maksymchuk I.M., Dubinko V.I., Ostapchuk P.N. Investigation of irradiated layered III–VI crystals by methods of X-ray diffractometry and Raman spectroscopy//Mater. Sci. and Engineering: B. – 2012. – Vol. 2, No. 7 – Р. 537-543.
Zhirko Yu.I., Skubenko N.A., Dubinko V.I., Kovalyuk Z.D., Sydor O.M. Influence of impurity doping and г-irradiation on the optical properties of layered GaSe crystals//J. Mater. Sci. and Engineering: B. – 2012. – Vol. 2, No 2. – P. 91-102.
Zhirko Yu.I., Skubenko N.A., Dubinko V.I., Kovalyuk Z.D., Sydor O.M. Influence of g-irradiation on optical properties of GaSe crystals//Proc. of the 1th Int. Conference on Nanomaterials: Applications and Properties NAP-2011, – Alushta, Ukraine. – 2011. – Vol. 2, part 2. – P. 364-370.
Сидор О.Н., Сидор О.А., Ковалюк З.Д., Дубинко В.И. Характеристики фотодиодов со структурой “собственный оксид-InSe”, облученных высокоэнергетическими электронами //Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2012. – № 6. – С. 29-33.
Parejra R., de la Cruz R.M., Mari B., Segura A., Munoz V. Thermal recovery of the lattice damage in neutron-transmutation-doped InSe//Phys. Rev. B. – 1993. – Vol. 47, No 5. – P. 2870-2873.
Mari B., Segura A., Chevy A. Electrical properties of neutron-transmutation doped InSe//Appl. Surface Sci.– 1991. – Vol. 50, No 1-4. – P. 415-419.
Заслонкін А.В., Ковалюк З.Д., Мінтянський І.В., Савицький П.І., Сидор О. М. Вплив опромінення високоенергетичним γ-квантами та електронами на електричні властивості n-InSe//Матер. наук.-техн. конф. “Фізика, електроніка, електротехніка” ФЕЕ-2012. – Суми. – 2012. – С. 109.
De la Cruz R.M., Pereira R., Segura A., Moser P., Chevy A. Positrons and electron-irradiation induced defects ion the layered semiconductor InSe//Appl. Phys. A. – 1992. – Vol. 54, No 2. – P. 147-151.
Fivaz R.C. Dimensionality and the electron-phonon interaction in layer structures//Nuovo Cimento. B. – 1969. – Vol. 69, No 1. – P. 10-28.
Segura A., Pomer F., Cantarero A., Krause W., Chevy A. Electron Scattering mechanisms in ntype indium selenide//Phys. Rev. B. – 1984. – Vol. 29, No 10. – P. 5708-5717.
Zaslonkin A.V., Kovalyuk Z.D., Mintyanskii I.V., Savitskii P.I. Electrical properties of fast cooled InSe single crystals//Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2008. – Vol. 11, No 1. – P. 54-58.
Savitskii P.I., Kovalyuk Z.D., Mintyanskii I.V. Space-charge region scattering in indium monoselenide//Phys. Status Solidi A. – 2000. – Vol. 180, No 2. – P. 523-531.
Weisberg L.R. Anomalous mobility effects in some semiconductors and insulators//J. Appl. Phys. – 1962. – Vol. 33, No 5. – P. 1817-1821.
Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. – М.: Наука, 1990. – 688 с.
Asubar J.T., Agasuma Y., Jinbo Y., Ishibashi T., Uchhitomi N. Annealing effects on impurity band conduction of ZnSnAs2 epitaxial films// IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2011. – Vol. 21. – Р. 012031.
Мотт Н., Туз У. Теория проводимости по примесям//УФН.– 1962.– Т. 79, № 4.– С. 691-740.
Laiho L., Lashkul A.V., Lahderanta E., Nedeoglo D.D., Nedeoglo N.D., Shakhov M.A. Shallow donor states of Ag impurity in ZnSe single crystals//Semicond. Sci. and Technology. – 2006. – Vol. 21, No 5. – P. 654-660.
Агринская Н.В., Козуб В.И., Полоскин Д.С. О смешанной проводимости, включающей квазиметаллическую проводимость по примесной зоне, в легированных полупроводниковых структурах//ФТП. – 2010. – Т. 44, № 4. – С. 491-496.
Nedeoglo D.D. Formation and properties of the impurity band in n-ZnSe// Phys. Status Solidi B. – 1977. – Vol. 80, No 1. – P. 369-377.
Емельяненко О.В., Лагунова Т.С., Наследов Д.Н., Талалакин Г.Н. Образование и свойства примесной зоны в n-GaAs//ФТТ. – Т. 7, № 5. – С. 1315-1323.
Essaleh L., Wasim S.M., Galibert J. Effect of impurity band conduction on the electrical characteristics of n-type CuInSe2//J. Appl. Phys. – 2001. – Vol. 90, No 8. – P. 3993-3997.
Schцn J.H., Aryshanov E., Fabre N., Bucher E. Transport properties of n-type CuGaSe2//Solar Energy Materials & Solar cells. – 2000. – Vol. 61, No. 4. – P. 417-426.
Aryshanov E., Schцn J.H., Matsushita H., Takizawa T. Impurity band in p-type CuInSe2//Phys. Status Solidi A. – 1999. – Vol. 176, No 2. – P. 1593-1596.
Витовский Н.А., Лагунова Т.С., Машовец Т.В., Рахимов О. Пространственное распределение электрически активных центров в n– арсениде галлия и его изменения при гаммаоблучении//ФТП. – 1984. – Т. 18, № 9. – С. 1593-1596.
Basinski J., Olivier R. Ionization energy and impurity band conduction of shallow donors in ngallium arsenide//Canad. J. of Physics. – 1967. – Vol. 45, No 1. – P. 119-126.
Song X., Bцttger P.H.M., Karlsen O.B., Fingstad T.G., Taftя J. Impurity band conduction in the thermoelectric material ZnSb//Physica Scripta. – 2012. – Vol. T148. – P. 014003.
Walsh D., Poirier A., Christoforou N., Auclair J. Metallic impurity donor band in compensated ntype GaAs//J. Phys. C: Solid State Phys. – 1982. – Vol. 15, No 34. – P. 7043-7048.
Ковалюк З.Д., Литовченко П.Г., Сидор О.Н., Катеринчук В.Н., Ластовецкий В.Ф., Литовченко О.П., Дубовой В.К., Поливцев Л.А. Влияние нейтронного облучения на фотоэлектрические параметры структур ІТО – GaSe //ФТП. – 2007. – Т. 41, № 5. – С. 570-574.
Ковалюк З.Д., Литовченко П.Г., Ластовецкий В.Ф., Литовченко О.П., Дубовой В.К., Поливцев Л.А. Влияние нейтронного облучения на фотоэлектрические параметры структур p-n-InSe//Письма в ЖТФ. – 2007. – Т. 33, № 18. – С. 14-22.
Kovalyuk Z.D., Katerynchuk V.M., Sydor O.M., Savchuk A.I., Raransky M.D., Palamaryk M.Yu. Change of heterostructures contact potential difference induced by X-ray irradiation//Nuclear Instruments and Methods in Physics. B. – 2006. – Vol. 246. – P.118-121.
Абдинов Д.Ш., Аскеров К.А., Гаджиева В.И., Бекташи М.Г. Радиационностойкие фотоприемники на область спектра 0,35-1,1 мкм//Прикладная физика. – 2008. – № 5. – С. 106-109.
Kovalyuk Z.D., Tkachenko V .G., Maksymchuk I.M., Sydor O.M., Sydor O.A., Dubinko V.I. X-ray and Raman investigations of layered InSe and GaSe single crystals irradiated with high-energy gamma-quanta//Proc. of the 1th Int. Conf. Nanomaterials: Applications and Properties NAP-2011, – Alushta, Ukraine. – 2011. – Vol. 2, part 2. – P. 376-380.
Kovalyuk Z.D., Sydor O.M., Sydor О.A., Tkachenko V.G., Maksymchuk I.M., Dubinko V.I., Ostapchuk P.N. Investigation of irradiated layered III–VI crystals by methods of X-ray diffractometry and Raman spectroscopy//Mater. Sci. and Engineering: B. – 2012. – Vol. 2, No. 7 – Р. 537-543.
Zhirko Yu.I., Skubenko N.A., Dubinko V.I., Kovalyuk Z.D., Sydor O.M. Influence of impurity doping and г-irradiation on the optical properties of layered GaSe crystals//J. Mater. Sci. and Engineering: B. – 2012. – Vol. 2, No 2. – P. 91-102.
Zhirko Yu.I., Skubenko N.A., Dubinko V.I., Kovalyuk Z.D., Sydor O.M. Influence of g-irradiation on optical properties of GaSe crystals//Proc. of the 1th Int. Conference on Nanomaterials: Applications and Properties NAP-2011, – Alushta, Ukraine. – 2011. – Vol. 2, part 2. – P. 364-370.
Сидор О.Н., Сидор О.А., Ковалюк З.Д., Дубинко В.И. Характеристики фотодиодов со структурой “собственный оксид-InSe”, облученных высокоэнергетическими электронами //Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2012. – № 6. – С. 29-33.
Parejra R., de la Cruz R.M., Mari B., Segura A., Munoz V. Thermal recovery of the lattice damage in neutron-transmutation-doped InSe//Phys. Rev. B. – 1993. – Vol. 47, No 5. – P. 2870-2873.
Mari B., Segura A., Chevy A. Electrical properties of neutron-transmutation doped InSe//Appl. Surface Sci.– 1991. – Vol. 50, No 1-4. – P. 415-419.
Заслонкін А.В., Ковалюк З.Д., Мінтянський І.В., Савицький П.І., Сидор О. М. Вплив опромінення високоенергетичним γ-квантами та електронами на електричні властивості n-InSe//Матер. наук.-техн. конф. “Фізика, електроніка, електротехніка” ФЕЕ-2012. – Суми. – 2012. – С. 109.
De la Cruz R.M., Pereira R., Segura A., Moser P., Chevy A. Positrons and electron-irradiation induced defects ion the layered semiconductor InSe//Appl. Phys. A. – 1992. – Vol. 54, No 2. – P. 147-151.
Fivaz R.C. Dimensionality and the electron-phonon interaction in layer structures//Nuovo Cimento. B. – 1969. – Vol. 69, No 1. – P. 10-28.
Segura A., Pomer F., Cantarero A., Krause W., Chevy A. Electron Scattering mechanisms in ntype indium selenide//Phys. Rev. B. – 1984. – Vol. 29, No 10. – P. 5708-5717.
Zaslonkin A.V., Kovalyuk Z.D., Mintyanskii I.V., Savitskii P.I. Electrical properties of fast cooled InSe single crystals//Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2008. – Vol. 11, No 1. – P. 54-58.
Savitskii P.I., Kovalyuk Z.D., Mintyanskii I.V. Space-charge region scattering in indium monoselenide//Phys. Status Solidi A. – 2000. – Vol. 180, No 2. – P. 523-531.
Weisberg L.R. Anomalous mobility effects in some semiconductors and insulators//J. Appl. Phys. – 1962. – Vol. 33, No 5. – P. 1817-1821.
Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. – М.: Наука, 1990. – 688 с.
Asubar J.T., Agasuma Y., Jinbo Y., Ishibashi T., Uchhitomi N. Annealing effects on impurity band conduction of ZnSnAs2 epitaxial films// IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2011. – Vol. 21. – Р. 012031.
Мотт Н., Туз У. Теория проводимости по примесям//УФН.– 1962.– Т. 79, № 4.– С. 691-740.
Laiho L., Lashkul A.V., Lahderanta E., Nedeoglo D.D., Nedeoglo N.D., Shakhov M.A. Shallow donor states of Ag impurity in ZnSe single crystals//Semicond. Sci. and Technology. – 2006. – Vol. 21, No 5. – P. 654-660.
Агринская Н.В., Козуб В.И., Полоскин Д.С. О смешанной проводимости, включающей квазиметаллическую проводимость по примесной зоне, в легированных полупроводниковых структурах//ФТП. – 2010. – Т. 44, № 4. – С. 491-496.
Nedeoglo D.D. Formation and properties of the impurity band in n-ZnSe// Phys. Status Solidi B. – 1977. – Vol. 80, No 1. – P. 369-377.
Емельяненко О.В., Лагунова Т.С., Наследов Д.Н., Талалакин Г.Н. Образование и свойства примесной зоны в n-GaAs//ФТТ. – Т. 7, № 5. – С. 1315-1323.
Essaleh L., Wasim S.M., Galibert J. Effect of impurity band conduction on the electrical characteristics of n-type CuInSe2//J. Appl. Phys. – 2001. – Vol. 90, No 8. – P. 3993-3997.
Schцn J.H., Aryshanov E., Fabre N., Bucher E. Transport properties of n-type CuGaSe2//Solar Energy Materials & Solar cells. – 2000. – Vol. 61, No. 4. – P. 417-426.
Aryshanov E., Schцn J.H., Matsushita H., Takizawa T. Impurity band in p-type CuInSe2//Phys. Status Solidi A. – 1999. – Vol. 176, No 2. – P. 1593-1596.
Витовский Н.А., Лагунова Т.С., Машовец Т.В., Рахимов О. Пространственное распределение электрически активных центров в n– арсениде галлия и его изменения при гаммаоблучении//ФТП. – 1984. – Т. 18, № 9. – С. 1593-1596.
Basinski J., Olivier R. Ionization energy and impurity band conduction of shallow donors in ngallium arsenide//Canad. J. of Physics. – 1967. – Vol. 45, No 1. – P. 119-126.
Song X., Bцttger P.H.M., Karlsen O.B., Fingstad T.G., Taftя J. Impurity band conduction in the thermoelectric material ZnSb//Physica Scripta. – 2012. – Vol. T148. – P. 014003.
Walsh D., Poirier A., Christoforou N., Auclair J. Metallic impurity donor band in compensated ntype GaAs//J. Phys. C: Solid State Phys. – 1982. – Vol. 15, No 34. – P. 7043-7048.
Published
2017-07-28
How to Cite
Мінтянський, І. В., Савицький, П. І., & Ковалюк, З. Д. (2017). Impurity band in electron-irradiated n-InSe. Journal of Surface Physics and Engineering, 11(4), 326 - 337. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/8860
Section
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
