بخشی از مقاله
چکیده : وابستگی تحرك پذیري الکترونها به دما و چگالی الکترونی در ترکیباتفنیم رساناي ZnSففو ZnSeفبا حل مستقیم معادله بولتزمنفمحاسبه شده استچ فدر فاین فمحاسبه، پراکندگی از فونونهاي آکوستیکیپ فپراکندگی از اثر پیزو الکتریک وپتانسیل تغییر شکل شبکهژ، اپتیکی قطبیفو پراکندگی از ناخالصیهايفیونیده، براي یک نوار رسانش غیرسهموي در نظر گرفته شده استچفتحرك پذیري هر دو ترکیب بسیار شبیه به هم استچفمحاسبات نشان می دهد که تحرك پذیري الکترونها با افزایش دما از Kححهفتا Kححذفبراي هر دو بلور کاهش می یابد که علت آن افزایش پراکندگی ناشی از فونونهاي آکوستیکی ف است و در دماهاي پایین با افزایش چگالی اتمهاي ناخالصی تحرك پذیري الکترونها بطور قابل توجهی افزایش می یابد
کلید واژه:پراکندگی الکترونها، تحرك پذیري الکترون، روش برگشت پذیرچفف
مقدمه
خواص ترابردي ZnSفو ZnSeفیکی از موضوعاتی است که در سالهاي اخیر بسیار به آن پرداخته شده استچفاین بلورها جزء نیم رساناهایی با گاف انرژي بزرگ هستند و داراي نقطه ذوب بالاآف بنابراین خواص ترابردي حاملهاي بار آنها بسیارفمورد توجه است]لنش[چفاین ترکیباتفمصارف زیادي در صنعتآفاز جمله صنایع هواییآفالکترونیکی وکامپیوتري نظیر ترانزیستورهاي اپتیکیآفمحدودگرهاآفجداکننده ها و حافظه هاي اپتیکی دارندچفتحرك پذیري الکترونها و مقاومت ویژه در فلزات بعنوان تابعی از تراکم الکترونها در دماي ححمفو غغفدرجه کلوین براي اولین بارفاز حل معادله بولتزمن در میدانهاي الکتریکی ضعیف و با در نظر گرفتن تمامی فرآیندهاي پراکندگی محاسبه شد]ت[چف اکثر کارهاي پیشین روي خواص ترابردي ZnSفو ZnSeفدر میدانهاي الکتریکی قوي و در دماي اتاق به روش مونت کارلو انجام شده
استچفدر مقاله پیش رو این خاصیت در میدانهاي الکتریک ضعیف و در محدوده دماي ححهفتا ححذف درجه کلوین مورد بررسی قرار گرفته استچفف براي محاسبه تحرك پذیريفالکترونهاآفباید معادله ترابردي بولتزمن رافدر حالت پایافحل کردف که در آن f و f فبه ترتیب تابع توزیع الکترونهایی با بردار موج k وkفو Eففشدت میدان الکتریکی اعمالی استچف S فو Sفنیز به ترتیب آهنگ پراکندگی الکترونها به سمت خارج و داخل المان حجم d3k فاست ]حل[چفمکانیسمهاي پراکندگی در نظر گرفته شده در این پژوهش پراکندگی کشسان از فونونهاي اکوستیکی، پراکندگی پیزوالکتریک، پراکندگی از اتمهاي ناخالصیفیونیده و پراکندگی ناکشسان از فونونهاي اپتیکی قطبی استچفدر هر مورد با در نظر گرفتن پتانسیل پراکندگی بعنوان یک پتانسیل اختلال وفبا استفاده از فنظریه اختلال وابسته به زمانآفآهنگ پراکندگی در هر مورد محاسبه شده است،
بطوریکه آهنگ پراکندگی کل به صورت زیر استففف که درآن Sel فمجموع آهنگ پراکندگی هاي کشسان وSinel فمجموع آهنگ پراکندگی هاي ناکشسان است ]لل[چفدرحد میدانهاي الکتریکی ضعیف تابع توزیع الکترون را می توان به صورت بسط تابع لژاندر از تابع توزیع فرمی _فدیراك نوشت، بطوریکه که در آن fk - k - فتابع توزیع فرمینفدیراك، - g - k ف تغییر در تابع توزیع الکترونها در اثر عوامل مختلف پراکندگی، یا توزیع اختلالی است و θفزاویه بین بردار موج kفو میدان الکتریکی می باشدچفبا جایگذاري رابطه پمفژفدر معادله ترابردي بولتزمن و حل آن به روش برگشت پذیر تابع توزیع اختلالی در مرتبه لi+فام برحسب جمله i ام بصورت زیر نوشته می شود ]لل[فففف
که در آن Si فآهنگ پراکندگی درون سو، S0 فآهنگ پراکندگی برون سو و vel فآهنگ پراکندگی کشسان کل یا سطح مقطع پراکندگی استچفدر بررسی ساختار نوارهايفانرژي ZnSفو ZnSeففتنها برهمفکنش بالاترین نوار ظرفیت و پائین ترین نوار رسانش براي شکافتگی اسپین نفمدار صفر در نوار ظرفیت و نوار رسانش غیرسهموي در نظر گرفته شده استچف در این حالت تابع موج الکترون بصورت ترکیب توابع موج حالت پایه نوار رسانش، نوع sففو توابع موج حالت پایه نوار ظرفیت،فنوع pفخواهد بود ]هل[چفبا محاسبه تابع توزیع اختلالی بهفروش برگشت پذیر، تحرك پذیري الکترونها از رابطه زیر بدست می آید ]حل[ففف
که در آن m* جرم موثر الکترون در دره مرکزي Γفو Eفمیدان الکتریکی استچفپارامتر dفنیز عبارتست ازففف αفعامل غیرسهموي بودن نوار رسانش و mفجرم الکترون استچفحل تحلیلی معادله ترابردي بولتزمن تنها در حالت هاي خاص میسر است و این حالت هاي خاص معمولاًفجهت بررسی سیستمهاي واقعی کاربرد ندارندچ براي حل عددي معادله ترابردي بولتزمن یک برنامه کامپیوتري نوشته شده استچفاین برنامه ابتدا آهنگ پراکندگی هر یک از مکانیسمهاي پراکندگی را محاسبه می کند و سپس با استفاده از روش برگشت پذیر]مل[فتابع توزیع اختلالی را تعیین میفکند چفبا در اختیار داشتن مقدار g - k - ففمی توانیم تحرك پذیري را به کمک رابطه پزژفمحاسبه کرده و بستگی آن به عواملی مانند دما و تراکم الکترونها را مورد بررسی قرار دهیمچفف
نتایج و بحث
در این مقاله تحرك پذیري الکترونها بر حسب دما و چگالی اتمهاي ناخالصی براي ترکیبات نیم رساناي ZnSفو ZnSeفمحاسبه شدهفاست چفتغییرات تحرك پذیري بر حسب دما در گستره دمایی ححهفتا ححذفدرجه کلوین و بر حسب چگالی اتمهاي ناخالصی در گستره تراکم الکترونی منm ههحلفتا منm تهحلفمحاسبه شده استچفپارامترهاي مهم مورد استفاده در محاسبات در جدول لفآورده شده است
