Локальные поправки к транспортному сечению рассеяния носителей заряда в полупроводниках (стр. 2 )

2.  ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА

       Для применимости формулы  (1)  необходимо, чтобы  , где характерное значение квазиимпульса электрона,  его эффективная масса. Для случайных потенциалов, спадающих с расстоянием быстрее, чем кулоновский, классический угол рассеяния убывает с ростом быстрее, чем  . Поэтому всегда найдется прицельный параметр , для которого . Следовательно, поправки к транспортному сечению рассеяния для прицельных параметров рассеяния, больших  , нуж - но рассчитывать методами квантовой теории рассеяния, а не формулой (1). Оценим температуру перехода к квантовому расчету . Основной вклад в интеграл (1) дает окрестность точки  и  для «случайных»  потенциалов 

(), по порядку величины, этот интеграл равен  , где , («боровский радиус» мелкой примеси, порядка десятков анг - стрем); . 

Следовательно ,  откуда имеем оценку .  Оценим величину возмущающего потенциала: ;  (cм,  эВ,  ). 

В итоге, для температуры перехода к квантовому расчету, получаем оценку K, которая довольна близка к критическому значению K, при которой [2, с. 361-362]. 

Таким образом, при температурах  , формула  (1) не применима.

  Из оценок следует, что формула (1) наиболее приспособлена для водородо - подобной примеси, сохраняющей черты центрально-симметричного поля.

Становится понятным тот факт, что для описания сечения рассеяния но - сителей на глубоких примесях, метод Конуэлл-Вайскопфа, вообще говоря, малоэффективен. Как уже отмечалось,  данный метод, сохраняет лишь кулоно - вскую структуру центрально-симметричного поля иона примеси, что позво - ляет эффективно воспользоваться интегралами движения, для расчета поп - равок к транспортному сечению рассеяния электронов на ионах примеси [9].

3.  МЕТОДИКА РАСЧЕТА

       Для описания кинетических эффектов в полупроводниках транспорт - ное сечение имеет более важное значение, чем полное сечение рассеяния.  Это понятно, если учесть, что взвешивает процессы рассеяния, на разные уг - лы. Как следует из формулы  , малые углы рассеяния не

вносят заметного вклада в транспортное сечение, и могут быть учтены лишь  в качестве поправок к основному сечению. Обычно, такие поправки малы, и в ряде случаев ими пренебрегают [7], [8]. Они, однако, становятся ощутимы - ми, если учесть то обстоятельство, что пространственно коррелированные за - ряженные примеси (в пределе заряженные дислокации), рассеивают электро - ны слабее, чем разупорядоченные заряженные центры [4], [11].

       Зная структуру потенциала взаимодействия в области  , предста - вим транспортное сечение  в перенормированном виде

;  ().  (2)

Варьируя в качестве функционала от , получим

;    (3)

где определяется формулой (1). Для конкретизации расчета требует - ся задать «случайное» поле ; допустим что  (такой потен - циал, характерен, например, для взаимодействия электрона с двухатомными полярными молекулами примеси  (типа ),  которые всегда присутствуют в полупроводниках [12]). Простая оценка дает . Расчет с исполь - зованием интегралов движения приводит к формуле (для определенности, мы приняли, что ) 

;  эрг·см,  эрг·см 2.  (4)

       Подставляя (4) в (3), приходим к формуле 

.  (5)

Интеграл (5) выражается через элементарные функции (см. приложение).

Поскольку минимальный угол отклонения определяется из условия

[2, стр. 359], то соотношение (5) можно представить так

. (6)

       Так как , то выражение (6) можно предста - вить также в виде ()

;  ().  (7)

Для неполярных молекул (типа), внедренных в междоузлия атомов матрицы, в качестве примесей замещения [12], поправку к следует учесть  в квадрупольном приближении: .Ориентировочно   . Соответствующий расчет на основе формулы (1) приводит в этом слу - чае к выражению (напомним, что ) 

;  эрг·см 3.  (8)

       Подставляя (8)  в общую формулу (3), получаем 

.  (9)

При очень низких температурах (K), пролетающий на малых рас - стояниях (, см) электрон, может индуцировать дипольный момент атома примеси: .Соответственно энергия взаимодействия ди - польного момента с электроном при расстояниях равна . Вопрос заключается лишь в том, можно ли такой потенциал, рассматривать в качестве поправки, к кулоновскому потенциалу? Простая оценка показывает, что (для мелкой примеси; K).