ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА ПОЛЯРНЫХ ГРАНЕЙ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

Авторы
Файлы

Наконечников А.В. Блиев А.П. Статья в формате PDF 192 KB В настоящее время существуют противоречивые данные по энергетическому спектру полярных граней GaAs. Видимо это связано с недостатками метода ионной бомбардировки, которыми получена атомарно-чистая поверхность. Поэтому для исследования энергетического спектра GaAs, атомарно - чистая поверхность полярных граней в нашем случае была получена сколом в сверхвысоком вакууме, причем замечено, что наилучшее качество исследуемой поверхности получается, когда скалывающие усилия прилагаются в направлении <211>. Методом электронного пучка Андерсона была измерена работа выхода на образцах с дырочной проводимостью. Для грани (111)В она составляла 4,77 эВ, А для грани (111)А - 4,42 эВ. Аналогичные измерения для кристаллов с электронной проводимостью показали, что: для грани (111)В φ=4.62 эВ, а для (111)А φ=4.3 эВ. Таким образом, для образцов обоих типов проводимости разность потенциалов между гранями В и А составляет 0,35± 0,03эВ. Различие в работе выхода электрона для граней А и В, очевидно связано с различием атомной и электронной структуры для этих граней. В частности, это может обуславливаться различным хаpaктером поверхностных состояний на гранях А и В арсенида галлия. Различие в работе выхода для граней (111)А и (111)В может быть объяснено и различием в сродстве к электрону для этих граней, которое может быть вызвано разностью электроотрицательностей атомов галлия и мышьяка.

По Полингу электроотрицательность для галлия и мышьяка соответственно равна 1,6 и 2,0, а ионность связи составляет 4%.

Можно предположить, что за счёт разности электроотрицательностей атомов галлия и мышьяка на поверхности полярных граней возникает двойной электрический слой со скачком потенциала. Знак скачка потенциала таков, что отрицательно заряженная обкладка двойного слоя находится у атома с большей электроотрицательностью (мышьяка), а положительно заряженная - у атома с меньшей электроотрицательностью (галлия). Этот скачок должен повышать на грани В и понижать на грани А сродство к электрону, то есть соответственно изменять работу выхода электрона.

Величина дипольного момента двойного слоя может быть рассчитана по формуле:

где q-эффективный заряд, -дипольное расстояние между центрами зарядов.

Эффективный заряд одной ионной связи для GaAs составляет 0,2е, -рассчитывается из элементарной объёмной ячейки и оказывается равным , где а=5,654 А-постоянная решётки для GaAs. Расчёт дипольного момента с учётом q и , а также 4% ионности связи для GaAs даёт величину 0,2 Дебая. Изменение работы выхода электрона, вызываемое этим дипольным моментом можно оценить по формуле:

где - изменение работы выхода, вызываемое дипольным моментом; е-заряд электрона; =8,85-10¹⁴см^-2-поверхностная плотность атомов; -дипольный момент; -диэлектрическая постоянная. Расчёт показывает, что =± 0,67эВ. Таким образом, если бы атомы на поверхности занимали положения, эквивалентные объёмным, то разница в работе выхода между гранями А и В, вызываемое дипольным моментом возникающим из-за разности электроотрицательностей атомов галлия и мышьяка составит 1,34эВ. Однако атомы поверхностного слоя претерпевают смещение в направлении перпендикулярном поверхности. Поверхностный атом будет проявлять тенденцию к sр²-гибридизации. Следовательно, на поверхности А атомы галлия немного опустятся, занимая промежуточное положение между sp³ и sp²-конфигурациями связей.

На грани А структура «уплотняется» по сравнению с объёмом, а это должно приводить к уменьшению дипольного момента (так как уменьшается ) и, следовательно, вызываемое им уменьшение работы выхода будет меньше, чем 0,67эВ.

Экспериментально установлено, что «уплотнение» на грани А составляет 16%, а на гране В «разрыхление» составляет 3%, причем смещение атомов на грани В в 1,5-2,5 раза больше, чем на грани А. Тогда на грани А ∆φ= 0,67 эВ, а на грани В ∆φ=0,8 эВ. Следовательно, по расчетным данным контактная разность потенциалов должна составлять 1.34 эВ, а эксперимент показывает, что она равна 0.35 эВ. Следовательно, если бы работа выхода определялась только сродством к электрону, то с учётом «уплотнения» и «разрыхления» граней А и В контактная разность потенциалов между гранями А и В была бы больше, чем 1,34эВ.

Можно предположить, что уменьшение контактной разности потенциалов связано с наличием поверхностных состояний, имеющих различную природу на гранях А и В. На грани А поверхностные состояния обусловлены «оборванными» связями атомов Ga, элемента III группы. Следовательно, они должны проявлять акцепторный хаpaктер и при их заполнении поверхность заряжаться отрицательно, что приводит к изгибу зон вверх. На грани В поверхностные состояния обусловлены «оборванными» связями атомов As, элемента V группы, следовательно, они проявляют донорные свойства, и при их ионизации поверхность будет заряжаться положительно, что приводит к изгибу зон вниз.

УСЛОВИЯ СОХРАНЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ ШКОЛЬНИКОВ ПРИ РАБОТЕ С КОМПЬЮТЕРОМ

Статья в формате PDF 121 KB...

11 08 2026 6:44:46

ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ FLOWCODE ПРИ СОЗДАНИИ ПРОГРАММ ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Статья в формате PDF 683 KB...

10 08 2026 13:33:47

УЧАСТИЕ ПРОФСОЮЗНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МОРДОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В 1960-80-Е ГГ.

Статья в формате PDF 112 KB...

09 08 2026 16:25:51

СПОСОБ ЗАКРЫТОГО ДРЕНИРОВАНИЯ ФЛЕГМОНЫ ЗАДНЕГО СРЕДОСТЕНИЯ И ПРАВОСТОРОННЕГО ПЛЕВРИТА

Представлено обоснование и техника закрытой медиастинотомии со стороны правой плевральной полости и её дренирования через передний мини-доступ в V межреберье активным трубчатым дренажом с боковыми отверстиями у больных с флегмоной заднего средостения, возникшей вследствие перфорации стенки грудного отдела пищевода, отличающаяся простотой исполнения, малой травматичностью и высокой дренажной эффективностью. ...

08 08 2026 4:10:40

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЛЬВАНОШЛАМОВ

Статья в формате PDF 227 KB...

07 08 2026 16:30:34

ВИЧ/СПИД ИНФЕКЦИЯ В ЗАКРЫТЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ УГОЛОВНО-ПРОЦЕССУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РСО-АЛАНИЯ С 2003 ПО 2008 ГГ.

Статья в формате PDF 119 KB...

06 08 2026 17:31:11

СОСТОЯНИЕ СТРУКТУРЫ ТРОМБОЦИТАРНЫХ МЕМБРАН ПРИ ИШЕМИЧЕСКОМ ИНСУЛЬТЕ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ТЯЖЕСТИ

Статья в формате PDF 103 KB...

05 08 2026 15:34:31

ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

Статья в формате PDF 140 KB...

04 08 2026 5:13:57

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ СВЕРЛ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ

Статья в формате PDF 253 KB...

03 08 2026 12:45:53

МОДЕРНИЗАЦИЯ ГРОХОТА С ЭЛЕМЕНТАМИ ДИНАМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

В статье даны пpaктические рекомендации для проектирования вибратора грохота, который по технологическим соображениям был переведён в режим работы с повышенной частотой вращения и уменьшенной амплитудой. Разработана динамическая схема грохота и предложен алгоритм решения дифференциального уравнения. Короб грохота рассматривался как одномассная система с элементами переменной жесткости опор короба, что позволило определить требуемую возмущающую силу вибратора и величину статического момента массы дeбaлансов при заданных кинематических параметрах. На основе полученных результатов разработана рациональная конструкция дeбaлансов. ...