Beweglichkeitsanisotropie und Relaxation warmer Elektronen inn-Typ Germanium

Abstract

The nonohmic part of the electric conductivity ofn-type germanium in a weak electric field depends on the field direction in the crystal. Measurements were made both with d.c. and microwave fields at lattice temperatures between 85 and 273° K. The anisotropy decreases with increasing field frequency and temperature. The data show that the effect of the effective mass anisotropy is enhanced by intervalley scattering. From the measured frequency dependence of the conductivity anisotropy the intervalley relaxation time is calculated and compared with results obtained from the acoustoelectric effect.

In 〈001〉-direction where all 〈111〉-valleys of the conduction band are equally populated, the conductivity between 200 and 273° K is in accordance with theoretical results obtained byAdawi for an isotropic model; at lower temperature there are deviations even if ionized impurity scattering is included in the theory. The energy relaxation time is calculated from the measured frequency dependence of the 〈001〉-conductivity and compared with previous results.

Zusammenfassung

Die gemessene longitudinale Anisotropie der elektrischen Leitfähigkeit in mittelstarken Feldern läßt sich durch die vonSchmidt-Tiede-mann berechnete Winkelabhängigkeit wiedergeben. Der hiernach ermittelte isotrope Anteilβ ₀ stimmt im Temperaturbereich oberhalb 200° K mit den theoretischen Ergebnissen vonAdawi überein. Bei tiefer Temperatur, wo Ionenstreuung merklich wird, sind die beobachteten Werte geringer als die berechneten Werte.

Aus dem beobachteten Verhältnis des Anisotropiekoeffizientenγ ₀ zuβ ₀ ergibt sich, daß die Zwischentalstreuung die Anisotropie wesentlich bestimmt.

Aus der beobachteten Frequenzabhängigkeit vonβ wurden mit Hilfe der Beziehungen vonMorgan undKelly und vonSchmidt-Tiede-mann die Energie-Relaxationszeit und die Zwischental-Relaxationszeit ermittelt. Diese Relaxationszeiten stimmen mit den bisher bekannten Relaxationszeiten innerhalb der Meßfehler überein.