Nepakankamai koordinuotas indis kaip vidinis elektronų gaudyklės centras amorfiniame ingazno4 | NPP Azijos medžiagos

Nepakankamai koordinuotas indis kaip vidinis elektronų gaudyklės centras amorfiniame ingazno4 | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Atomistiniai modeliai
  • Elektroniniai prietaisai

Anotacija

Nustatyta, kad nepakankamai koordinuotas indis (In *) yra būdingas defektas, veikiantis kaip stiprus elektronų gaudyklė amorfiniame „InGaZnO 4“ . Laidumo elektronai susisieja su nepakankamai koordinuotu In * per Coulomb trauką, kuri yra varomoji jėga formuojant In * –M (M = In, Ga arba Zn) ryšį. Naujoji struktūra yra stabili elektronų įstrigusio (2–) krūvio būsenoje ir mes ją apibūdiname kaip vidinį (In * –M) 2 – centrą amorfiniame „InGaZnO 4“ . (In * –M) 2− centrai yra geriau formuojami smarkiai n- padaugintuose mėginiuose, todėl yra dopingo riba. Juos taip pat formuoja elektriniai / optiniai įtempiai, kurie sukuria sužadintus elektronus, todėl jų elektrinės savybės keičiasi metastabiliai.

Įvadas

Kristaliniuose puslaidininkiuose pavyko nustatyti krūvio sulaikymo defektus atominėje skalėje. Donoras gali užfiksuoti nešančius elektronus dideliais grotelių atsipalaidavimais, sudarydamas DX (donoro (D) deaktyvuotą (X)) centrą, 1, 2, 3, 4, 5, o tuo tarpu akceptorius įstrigia skylėse, sudarydamas AX (akceptorių (A)) (X)) centre. 5, 6, 7 Tačiau amorfiniuose puslaidininkiuose, nors ir pastebėta daugybė įkrovimo spąstais susijusių reiškinių, galinčių pakeisti elektroninių prietaisų 8 charakteristikas ir juos pritaikyti nestabiliems atminties įtaisams 9, krūvio sulaikymo defektų atominės ir elektroninės struktūros nėra aiškios. supratimas.

Amorfiniai oksidų puslaidininkiai rimtai kenčia nuo įkrovos sulaikymo įvykių. 10 Plonasluoksnių tranzistorių, pagamintų iš amorfinių oksidų puslaidininkių, įvairūs metastabilūs tranzistoriaus charakteristikų pokyčiai atsiranda dėl nešiklio dopingo ir optinių 11, 12, 13 arba elektrinių 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 (arba abiejų) 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 ) nešiklių sužadinimas. Indio (in) pagrindu sukurti amorfiniai oksido puslaidininkiai yra laikomi perspektyvia medžiaga naujos kartos plonasluoksnių elektronikų ir optoelektronikos srityje, nes jie pasižymi dideliu elektronų judrumu, skaidrumu, lankstumu ir vienodumu. 29, 30, 31, 32, 33, tačiau šių programų sėkmę ribojo jų elektrinių savybių stabilumo stoka dėl įkrovimo įstrigimo.

Atominių mastelio įkrovos sulaikymo defektų tyrimas yra būtina sąlyga norint įveikti indio amorfinių oksidų puslaidininkių nestabilumo problemą. Kaip metastabilus skylių gaudyklės centras buvo pasiūlytas deguonies laisvos vietos (V O ) defektas. 34, 35 Skirtingai nei kristaliniuose oksiduose, V O ir M-intersticiniai (M i ) (M = In, Ga arba Zn) iš esmės nesiskiria amorfiniuose oksiduose. M – M jungties konfigūracija gali būti suprantama kaip V O ir kaip M i : O– (M – M) –O = O– (M – V O – M) –O = O– (M – M i ) –O. Panašiai O – O jungties konfigūracija gali būti aiškinama kaip laisva vieta M (V M ) ir kaip tarpinis tarpas (O i ): M– (O – O) –M = M– (O – V M – O ) –M = M– (O – O i ) –M. Nors [O– (M – V O – M) –O] ir [O– (M – M i ) –O] yra vienodi, defekto savybės atrodo skirtingos, atsižvelgiant į tai, kuris terminas (V O arba M i ) naudojamas todėl, kad kristaliniuose oksiduose V O ir M i turi gana skirtingas savybes. Taigi kristalinių kietų medžiagų trūkumų terminija gali būti netinkama naudoti amorfinėms kietosioms medžiagoms, o tikrasis amorfinių kietų medžiagų trūkumų pobūdis neaiškus. 36 Šis argumentas nepriklauso nuo trūkumų būsenos. [O– (M – M) –O], kai vienas iš M yra dvilypis (M II ), pavyzdžiui, Zn, ekvivalentas vis dar galioja (2+) įkrovos būsenai: [O– (M X - M II ) –O] 2+ = [O– (M X – V O 2+ –M II ) –O] = [O– (M X – M III 2+ ) –O] (X yra koks valentingumas ). Kai abi Ms nėra dvivalentės, tokios kaip trivalentės In ir Ga (M III ), kyla pagunda apibūdinti [O– (M III – M III ) –O] 2+ kaip [O– (M III – V O 2+) –M III ) –O], ir [O– (M III – M III ) –O] 3+ kaip [O– (M III –M IIIi 3+ ) –O]. Tačiau kai tiek V O 2+, tiek M IIIi 3+ yra seklūs donorai, iš kur laidumo elektronai kilę, tai nėra tiksliai nustatyta, o [O– (M III – M III ) –O] 2+ ir [O– ( M III –M III ) –O] 3+ iš esmės nesiskiria: 3 [O– (M III –M III ) –O] 2+ = 2 [O– (M III –M III ) –O] 3+ + [ O– (M III –M III ) –O] 0 . Taigi, vis dar kyla problemų dėl amorfinių kietų vietų laisvų vietų ir tarpinių defektų apibrėžimo, net atsižvelgiant į metalo valentingumą. Meta stabilūs peroksido (O 2 2− ) defektai, kuriuos sukuria sužadintos skylės 37 ir [O i 2 + + 2H i + ] defektai 38, buvo siūlomi kaip skylių gaudymo centrai. Anksčiau buvo pasiūlytas perteklinis O defektų modelis, apibūdinantis elektronų gaudymo centrus, pagrįstus amforu apdorotu amorfiniu InGaZnO 4 . 39 O perteklius apibūdinamas kaip silpnai rišantis O, dėl kurio smailė susidaro esant ~ 200 ° C temperatūros desorbcijos spektroskopijai. Taigi perteklinis O gali būti pašalintas šiluminio atkaitinimo būdu. 36, 39 Kadangi elektronų spąstai vis dar vyksta nesant O pertekliui, elektronų spąstai turėtų būti dar viena priežastis.

Šiame darbe mes pastebime, kad nesuderintas indis (In *) veikia kaip vidinis elektronų gaudymo centras vidiniuose amorfinių oksidų puslaidininkiuose. Laidumo elektronai yra veikiami stiprios laidumo ir elektronų-jonų sąveikos šalia nesuderinto In * ir įstrigę ten, sudarydami In * –M jungtį. Elektronų įstrigęs centras yra stabilus (2–) įkrovos būsenoje; taigi mes jį paskiriame kaip neigiamai dvigubai įkrautą vidinį (In * –M) 2 – centrą amorfinių oksidų puslaidininkiuose.

medžiagos ir metodai

Amorfinis „InGaZnO 4 “ laikomas puslaidininkio amorfinio oksido prototipu. Teoriniams tyrimams amorfinės struktūros generuojamos naudojant lydymosi ir gesinimo molekulinės dinamikos modeliavimą, 37, o tankio-funkcinės teorijos skaičiavimais tiriamas laidžių elektronų ir elektroninių struktūrų nestabilumas. 40, 41 Naudojami projektoriaus padidintos bangos pseudopotencialai 42, 43 ir plokštumos bangos pagrindas, kurio kinetinė energijos riba yra 400 eV. Elektronų mainų ir koreliacijos energijai naudojamas hibridinis Heyd – Scuseria – Ernzerhof funkcinis junginys, kurio maišymo parametras yra 0, 25 ir ekrano parametras - 0, 2 Å – 1 . 44, 45 Priimtas romboedrinis 112-atomų super ląstelė, o Brillouino zonos sumavimui naudojamas 2 × 2 × 2 k taško tinklelis. Dimero metodas naudojamas norint rasti pereinamąją būseną struktūriniuose pokyčiuose. 46 Atlikdami vietinės įkrovos būsenos skaičiavimus, naudodamiesi modelio įkrovos pataisos schema, pataisome klaidingas elektrostatinės sąveikos energijas tarp vaizdo krūvių superceliuliuose. 47, 48, 49

Rezultatai ir DISKUSIJA

Žemiausios laidumo juostos įkrovos tankis amorfiniame „InGaZnO 4 “ parodytas 1a paveiksle. Laidumo elektronai delokalizuojami taip, kaip tikėtasi, nes amorfinėje „InGaZnO 4 “ žemiausios laidumo juostos būsenoms daugiausia būdingos „In-5 s“ tipo atominės orbitos būsenos, o jų efektyvusis persidengimas per atomines vietas lemia mažą efektyvią elektronų masę., kuri yra didelio elektronų judrumo priežastis amorfiniame „InGaZnO 4“ . Įdomu tai, kad amorfiniame „InGaZnO 4“ s tipo laidumo elektronai nėra homogeniški, tačiau jie yra labai koncentruoti pavaizduotoje vietinėje atominėje struktūroje, kaip parodyta 1a paveiksle.

Image

a ) Mažiausios laidumo juostos įkrovos tankis amorfiniame „InGaZnO 4“ . Parodyta vietinė atominė struktūra ten, kur yra sutraukti laidumo elektronai. In, Ga ir Zn atomai yra tokie, kaip parodyta paveiksle, o O atomai yra pažymėti mažais (raudonais) atomais. Vieno ląstelės įkrovos tankis yra 0, 001 e . ( b ) Einamieji koordinačių skaičiai In su O kristaliniame (juodame) ir amorfiniame (raudona) „InGaZnO 4“ . c ) integruotas laidumo elektronų krūvis Wigner – Seitz tūrio viduje aplink In-atomus superciltyje kaip funkcija koordinatės skaičiaus. Raudonas taškas (In *) yra In atomo, parodyto a punkte.

Visas dydis

Vieta, kur labai koncentruoti laidumo elektronai, yra netoli nesuderinto In * atomo. Kristaliniuose oksiduose, tokiuose kaip 2 O 3 ir kristaliniuose InGaZnO 4, In atomai yra šešis kartus koordinuojami su šalia esančiais O atomais. Amorfiniame „InGaZnO 4“ kai kurių Atomų, tokių kaip 1a paveiksle pavaizduotas, koordinačių skaičius yra sumažintas iki penkis kartus, o vidutinė „In“ koordinacijos skaičiaus vertė yra ~ 5, 5 (žr. Veikiančius koordinavimo numerius). ir nuspalvinta sritis 1b paveiksle). 50 1c paveiksle nubraižome integruotus krūvius Wigner – Seitz tūryje aplink In atomus, kurių spindulys 1, 677 Å, kaip koordinatės skaičiaus funkciją. Koordinacinis skaičius nustatomas skaičiuojant O atomų, kurių valentinio krūvio tankis išilgai In-O linijų yra didesnis kaip 0, 2 ea / Å, skaičių. Šis kriterijus apytiksliai atitinka O atomų skaičių per 2, 6 Å nuo centrinio atomo. Yra tendencija, kad integruotasis krūvis didėja mažėjant koordinačių skaičiui. In * atomas, pažymėtas raudonu apskritimu 1c paveiksle, yra penkis kartus suderintas ir turi didžiausią vietinį integruotą krūvį tarp sistemos atomų, nurodantį struktūrinį nestabilumą, kuris bus aptartas toliau. Vietinis O atomų trūkumas aplink In atomą gali talpinti laidžiuosius elektronus per elektrostatinę trauką, kuri yra svarbi joniškai sujungtose medžiagose. Integruotų krūvių kitimas su tuo pačiu koordinavimo skaičiumi, kuris pastebėtas 1c paveiksle, gali būti siejamas su įtemptomis jungtimis-O ir įvairiais vietinio lauko efektais amorfinėje struktūroje. Laidumo elektronų išstūmimas gali įvykti šalia In-atomo amorfiniame „InGaZnO 4“, o nesuderinti In-atomai yra labiau In * atomai, kuriuose telpa daugiau laidumo elektronų. Laidumo elektronų išstūmimas įvyksta ne visuose koordinuojamuose Atomuose, tačiau bent vienas (In *) sistemoje esančių atomų, turinčių nekoordinuotų atomų, susiduria su elektronų išstūmimu.

Laidumo elektronų išstūmimas šalia nesuderinto In * reiškia stiprią laidumo ir elektronų-jonų sąveiką. Mes sudėjome du elektronus (2e - ) į 112 atomų super ląstelę (1, 553 × 10 21 cm – 3 ) ir ištyrėme atominės struktūros pokyčius. Krūvio neutralumas tenkinamas darant prielaidą, kad foninis (2+) krūvis yra vienodas. Esant laidumo elektronams, pradinė In * konfigūracija (2a pav.) Nebėra stabili, tačiau sukuriama nauja In * –M jungties (šiuo atveju In * –Ga jungtis) konfigūracija (2c paveikslas). Kadangi laidumo elektronai yra labiau koncentruoti šalia nesuderinto In *, atominė struktūra, esanti šalia In * atomo, juos veikia. Pradinę atominę konfigūraciją mes žymime kaip normalią būseną (NS), o In * –M jungties konfigūraciją - kaip elektronų įstrigusią būseną (In * –M). Pereinamojo laikotarpio būsena (TS) tarp jų parodyta 2b paveiksle.

Image

( a ) Amorfo InGaZnO 4 vietinė atominė struktūra, kurioje In atomas yra penkis kartus suderintas. ( b ) Pereinamosios būsenos (TS) struktūriniame perėjime tarp NS ir In * –M būsenos (2−) įkrovos būsenoje. c ) In * –M būsenos atominė struktūra. In, Ga ir Zn atomai yra tokie, kaip parodyta paveikslėliuose, o O atomai yra pažymėti mažais (raudonais) atomais.

Visas dydis

Norėtume apibūdinti atominės struktūros pokyčius tarp NS ir In * –M. O atomas, turintis tetraedrinių jungčių konfigūraciją su vienu In *, vienu Ga ir dviem Zn (žr. 2a paveikslą), yra žymiai pasislinkęs link vidurio taško tarp dviejų Zn, toli nuo In * ir Ga atomų (1, 448 Å ties Su * –M), dėl kurios (i) nutrūksta dvi M – O (In * –O ir Ga – O) jungtys ir (ii) susidaro viena nauja In * –M (In * –Ga) jungtis, kaip parodyta 2c paveiksle. Zn ir In koordinačių skaičius 2c paveikslo apačioje kairėje padidėja 1 (nuo 4 iki 5 Zn ir nuo 5 iki 6, jei jungiasi su O) dėl konstrukcijos pokyčių. Šis struktūrinis pokytis primena mums gerai žinomą DX dvigubų jungčių DX būseną kristaliniuose puslaidininkiuose 2, 5, 6, 7, susidarančius, kai donoro priemaiša sugriebia elektronus. In * –M (2c paveikslas) taip pat yra elektronų gaudyklė, tačiau ji būdinga amorfiniam „InGaZnO 4“ . Tai galima suprasti kaip mažą poliarą, kuris yra stipriau lokalizuotas suformavus In * –M jungtį.

3 paveiksle parodytas apskaičiuotas būsenų, esančių šalia In * ir Ga atomų, vietinis elektroninis tankis, nes NS (2–) įkrovos būsenoje virsta In * –M struktūra. NS + 2e - laidumo juostoje yra defekto būsena (pažymėta In * 3 paveikslo viršuje), kilusi iš nepakankamai suderinto In * atomo. 1a paveiksle parodytas įkrovos tankis apima šią defekto būseną. Kai NS + 2e - virsta (In * –M) 2−, defekto lygis sumažėja; esant TS 2 - defekto lygis kerta Fermi lygį ties laidumo juostos minimumu, o tada defekto būsena atsiranda juostos tarpe, kurį užima du elektronai. (In * –M) 2−, juostos tarpo viduje randame gerai izoliuotą būseną. (In * –M) 2− giluminės būsenos įkrovos tankis parodytas 3 paveiksle. Jam būdingas In * –Ga ss σ surišimas ir (In * / Ga) –O sp σ *, prieštaraujantis molekulinėms orbitalėms. Giluminio tarpo būsena iš esmės atsiranda dėl didelių dvigubos jungties iškraipymų, kuriuos lemia laidumo elektronai, dėl stiprios laidumo ir elektronų-jonų sąveikos šalia nesuderinto In *.

Image

Vietinis elektroninis būsenų tankis (LDOS) aplink Ga ir In atomus (žr. Tekstą) NS + 2e - (mėlyna) ir (In * –M) 2− (raudona) konfigūracijose. Taip pat parodyta LDOS raida tarp NS + 2e - ir (In * –M) 2− kartu su pereinamosios būsenos (TS 2− ) (žalia) LDOS. Valentinio diapazono maksimali vertė yra lygi nuliui, didžiausias užimtas lygis žymimas (raudonomis) trumpomis linijomis, o CBM yra žymimas (juodomis) trumpomis linijomis. Neutralaus NS CBM žymimas vertikaliąja linija esant 2, 5 eV. (In * –M) 2− defekto būsenos įkrovos tankis juostos tarpe yra parodytas įdėkle. Vieno ląstelės įkrovos tankis yra 0, 008 e .

Visas dydis

In * –Ga ss σ sujungimas ir (In * / Ga) –O sp σ * antidekonstravimo pobūdis (In * –M) 2 – defekto būsenoje reguliuoja perėjimo tarp NS + 2e - ir (In * –M) 2− . Kai „Fermi“ lygis yra artimas laidumo juostos minimumui NS konfigūracijoje, 2e laidumo elektronai iš dalies užima In * būsenas, kurios yra perkrauti elektronai, esantys šalia nesuderinto In *, kaip parodyta 1 paveiksle. Jei (In * / Ga) ) –O sp σ * priešingieji ir In * –Ga ss σ rišimosi lygiai iš dalies užimti (nuo NS + 2e - iki TS 2− ), (In * / Ga) –O jungčių ilgis linkęs didėti, o In * –Sumažėja ilgio jungčių ilgis. Kai jis yra visiškai užimtas (nuo TS 2– iki (In * –M) 2− ), (In * / Ga) –O jungtys nutrūksta, o atstumai tarp (In * / Ga) ir O dar padidinami per susidaro In * –Ga jungtis, o struktūra savaime virsta stabilia (In * –M) 2− būsena. T. y., Laidumo elektronai prisideda prie (In * –M) 2− būsenos susidarymo per spąstus šalia nesuderinto In * atomo, turinčio jungtį * –Ga ss σ ir (In * / Ga) –O sp σ * antikūniai orbitalės su šalia esančiais atomais.

Todėl amorfinių oksidų puslaidininkiuose elektronų gaudymo ir atitraukimo mechanizmai gali būti išreikšti reakcija

Image

Apskaičiuoti potencialūs energijos paviršiai struktūriniame perėjime tarp NS ir In * –M konfigūracijų parodyti 4a paveiksle, esant neutraliai ir (2–) įkrautoms būsenoms. Neutralioje būsenoje stabilus tik NS, o (In * –M) 0 natūraliai nestabilus. (2−) įkrovos būsenoje (In * –M) 2− yra stabilesnis 0, 25 eV nei NS + 2e - . Energijos barjeras struktūriniame perėjime nuo NS + 2e - į (In * –M) 2− (žymimas α) yra 0, 49 eV. Didelis α barjeras žymi energiją, reikalingą visiškai užimti In * –Ga ss σ jungtį ir (In * / Ga) –O sp σ * priešingomis būsenomis NS konfigūracijoje (kaip parodyta 3 paveiksle), taigi α barjeras priklauso nuo elektronų nešiklio koncentracijos ( n ). Mes apskaičiuojame α barjerus, turinčius perteklinį elektroną, tai yra (3−), (4−), (5−), (6−) ir (8−) superkameroje su tuo pačiu teigiamų vienodų foninių krūvių skaičiumi. Jie atitinka atitinkamai 1.553, 2.330, 3.106, 3.883, 4.659 ir 6.212 × 10 21 cm – 3 . Apskaičiuota α energijos barjera, kaip n funkcija, parodyta 4b paveiksle, kuris sumažėja didėjant n . Kai nešiklio tankis yra 4, 7 × 10 21 cm – 3, nustatoma, kad α barjeras yra lygus nuliui.

Image

( a ) Energetiniai paviršiai, esantys struktūriniame perėjime tarp NS ir (esant * –M) konfigūracijai neutralioje (mėlynos spalvos kvadratuose) ir (2−) (raudoni apskritimai) įkrovos būsenoje. Nurodoma, kad NS energija yra lygi nuliui, o elektroninis cheminis potencialas turėtų būti neutralaus NS fermio lygyje (1, 3 eV virš valentinės juostos maksimumo). b ) apskaičiuota α (

Image
) ir β (
Image
) energetinės kliūtys nubrėžtos atsižvelgiant į elektronų nešiklio koncentraciją ( n ). Punktyrinės linijos yra ekstrapoliacijos, kai n = 0.

Visas dydis

Struktūrinis atsistatymas iš (In * –M) 2− į NS + 2e - būklę gali įvykti, kai gilioji (In * –M) 2− elektroninė būsena juostos tarpelyje išlaisvina du elektronus. (In * –M) 2 – lygį galima padidinti nuo (In * –M) 2– iki TS 2 – 3 paveiksle 3 pav. Šiluminiu sužadinimu, ir kai jis kerta Fermi lygį, du įstrigę elektronai išlaisvinami. Kaip apskaičiuota 4a paveiksle, skaičiuojama, kad atgaunamosios energijos barjeras (β) yra 0, 74 eV, kuris padidėja didėjant laidumo elektronų tankiui (Fermio jūros lygis yra didesnis). Struktūrinis atsistatymas taip pat gali įvykti, optiškai ar elektriškai sužadinant (In * –M) 2− elektronus į tuščias laidumo juostas. (In * –M) 2− NS + 2e – šalinančiam procesui reikalinga fotono energija priklauso nuo Fermi lygio, o kai jis yra laidumo diapazone, minimali reikalinga fotono energija yra 2, 1 eV.

Tikėtina, kad elektronų gaudymo (In * –M) 2- centrai susidarys stipriai n- modifikuotame amorfiniame „InGaZnO 4“ . (Su * –M) 2– veikia kaip donorą kompensuojantis centras, mažinantis elektronų nešiklio koncentraciją. Eksperimentuojant, nešiklio koncentracija amorfiniame n- tipo InGaZnO 4 neviršijo 10 20 cm- 3 (dopingo riba) kontroliuojant deguonies dalinį slėgį arba vandenilio įsiskverbimą. Išmatuota, kad dopingo riba yra daug mažesnė už dopanto koncentraciją, 51 reiškia, kad amorfiniame „InGaZnO 4“ yra gilūs elektronų gaudymo centrai. 32, 52

(In * –M) 2− gali susidaryti ir optiniu ar elektriniu elektronų sužadinimu, kai n- tipo dopingas yra amorfiniame „InGaZnO 4“ . Galima įtakoti elektros įtampą, teigiamą vartų įstrigimo įtampa (PBS) arba srovės įtempį (CS), kuriuose yra įjungti ( n tipo) plonasluoksniai tranzistoriai, ir kaip buvo žinoma, kad slenksčio įtampa teigiamai pasislenka dėl jos metastabilumas. PBS ir CS generuoja didelę nešančiųjų elektronų koncentraciją amorfiniame InGaZnO 4 kanale, o per priekinę reakciją (1) lygtyje gali būti suformuoti elektronų gaudymo (In * –M) 2− centrai. Eksperimentuose buvo sukurta hipotezė, kad neigiamai įkrautas gilus lygis yra lydimas teigiamo slenksčio įtampos poslinkio. 20

Eksperimentiškai išmatuota elektronų gaudymo (Ea , gaudyklės ) šiluminio aktyvavimo energija yra 0, 22–0, 95 eV 15, 16, 17, 18, 19, 22 diapazone PBS ir 0, 08–0, 14 eV 20 esant CS. Α energijos barjeras (In * –M) 2− formacijoje atitinka šias vertes, kurios kinta priklausomai nuo nešiklio koncentracijos (4b paveikslas). Jei n <10 21 cm −3, reikalingas didesnis super ląstelė, kuri šiuo metu nėra prieinama, tačiau ją galima ekstrapoliuoti iki n = 0 ribos (α = 5, 2 eV ir β = 0 eV neutralioje būsenoje, kaip parodyta paveikslėlyje). 4a). Esant PBS ir CS sąlygoms, esant n > 10 20 cm – 3 diapazonui, įvertintos α energijos kliūtys yra 0, 0–1, 4 eV, gerai suderinus su eksperimentais (0, 08–0, 95 eV). 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22 Taip pat išmatuota šiluminio aktyvavimo energija, skirta elektronų pašalinimui (E a, pašalinimas ) (sustabdžius PBS ar CS). Ši reikšmė gali būti suprantama kaip β energijos barjeras per (* * M) 2− NS + 2e - perėjimo metu. Be išorinių įtempių, esant normaliems sekliems donorams ir elektronų gaudymo (In * –M) 2 centrams, esant apskaičiuotoms β energijos kliūtims, nešiklio tankis paprastai yra n <10 20 cm – 3 (žemiau dopingo ribos). yra 0, 0–0, 7 eV n diapazone. Išmatuotos vertės yra E a, pašalina = 0, 23 ir 0, 97 eV. 22, 19

Neseniai buvo išnagrinėta problema, kad vienodas fonas, susijęs su PAW formalizmu, sukuria papildomą bendrą energijos terminą. Šis terminas neįtrauktas į šį tyrimą, o gaunamos energijos geriausiu atveju yra tik kokybiškos. (2–) įkrovos būsenos paklaida paprastai yra <0, 2 eV pagal 53 nuorodą, tai yra mažesnė nei šiame tyrime gauti energijos skirtumai. Todėl mums nereikia daryti jokių kokybinių savo išvadų pakeitimų. Papildomos suminės energijos terminas gali kiekybiškai paveikti α ir β barjerų įvertinimus, parodytus 4b paveiksle, tačiau jų tendencijos tai nepaveiks.

Išvados

Apibendrinant, identifikuojamas vidinis elektronų gaudymo centras amorfiniame „InGaZnO 4“ . Laidumo elektronai traukia perkoordinuoti In * ir yra veikiami stiprios elektronų ir jonų sąveikos. Varomąją jėgą formuoti In * –M ryšius indukuoja įstrigę elektronai. Neigiamai dvigubai pakrauti (įstrigę elektronai) 2- centrai amorfiniame „InGaZnO 4“ yra svarbūs nustatant Fermi lygį smarkiai n- pakoreguotuose mėginiuose ir metastabilius teigiamus slenksčio įtampos poslinkius plonasluoksniai tranzistoriai, veikiami PBS ar CS, sukuriantys sužadintus elektronus. Norint slopinti PBS ir CS nestabilumą ir padidinti n- dopingo ribą, būtina sumažinti nepakankamai koordinuotų In * skaičių amorfiniame InGaZnO 4 .