Overlapping phenomena and dislocation energy levels in germanium

Summary

The dependence on dislocation density of Hall coefficient and resistivity was examined at temperatures ranging from liquid nitrogen to 190° K, inn-type germanium. Over the whole temperature range the dependence on dislocation density has two branches, which precede the transition top-type occurring at higher dislocation densities. The results were discussed on the basis of two different models assuming that the dislocations are surrounded either by space-charge cylinders plus low-mobility rings or by space-charge cylinders only. In both cases the experimental data correspond to dislocation energy levels in the upper midgap. Thus the possibility that thep-type characteristics are connected with acceptor levels other than those of the dislocations, but probably with point defect associates was considered. Inhomogereity effects were also taken into account; these can explain the absence of a plateau in the effective donor concentration dependence on temperature as well as the transition top-type.

Riassunto

La dipendenza del coefficiente di Hall e della resistività dalla densità di dislocazioni in germanio di tipon è stata esaminata a varie temperature, dall'azoto liquido a 190 °K. In tutto l'intervallo di temperatura si sono trovati andamenti a due stadi, che precedono la transizione al tipop, transizione che avviene per densità di dislocazioni più elevate. I risultati sono stati discussi sulla base di due differenti modelli: supponendo che le dislocazioni siano circondate da cilindri di carica spaziale e da anelli a bassa mobilità, o solamente da cilindri di carica spaziale. In entrambi i casi i dati sperimentali corrispondono a livelli energetici delle dislocazioni nella metà superiore della banda proibita. Inoltre si è considerata la possibilità che le caratteristiche di tipop siano connesse a livelli di tipo accettore diversi da quelli delle dislocazioni e probabilmente prodotti da associati di difetti puntiformi. Sono anche stati presi in considerazione effetti di inomogeneità, che potrebbero spiegare sia l'assenza di un pianerottolo nella dipendenza della temperatura della concentrazione effettiva di donatori, sia la transizione al tipop.

Резюме

Исследуется зависимость козффициентов Холла и сопротивления от плотности дислокаций в области температур от температуры жидкого азота до 190 °K, в германииn-типа. Во всей области температур эта зависимость от плотности дислокаций имеет две ветви, которые предшествуют переходу вp-тип, который имеет место при более высоких плотностях дислокаций. Полученные результаты объясняются на основе двух резличных моделей, предполагающих, что дислокации окружены либо цилиндрическими пространственными зарядами и плюс кольцами с малой подвижностью, либо только цилиндрическими пространственными зарядами. В обоих случаях экспериментальные данные соответствуют энергетическим уровням дислокаций в верхней половине щели. Таким образом, рассматривается возможность того, что характеристикиp-типа связаны с акцепторными уровнями, отличными от уровней дислокаций, или, по всей вероятности, с ассоциациями точечных дефектов. Также учитывается влияние неоднородностей, которые могут объяснить отсутствие плато в зависимости эффективной донорной концентрации от температуры, а также и переход вp-тип.