Übergang von Poole-Frenkel-Emission zu phononenunterstützter Tunnelionisation tiefer Störstellen in Halbleitern

Abstract

Die Ionisation tiefer geladener Störstellen in Halbleitern im elektrischen Feld wird gewöhnlich durch den Poole-Frenkel-Effekt erklärt. Hier wird gezeigt, daß die charakteristische Feldabhängigkeit des Poole-Frenkel-Effekts nur bei genügend kleinen Feldstärken beobachtet werden kann. Bei höheren elektrischen Feldern dominiert die phononenunterstütze Tunnelionisation und überlagert die feldstimulierte thermische Poole-Frenkel-Emission. Die Ladung der Störstelle führt zu einer Vergrößerung der Tunnelwahrscheinlichkeit durch die Erniedrigung der Tunnelbarriere. Im Experiment an geladenen Störstellen (Ge:Hg, Ge:Cu) im Terahertzfeld der Strahlung eines leistungsstarken FIR-Lasers werden beide Effekte sowie der Übergangsbereich beobachtet. Die experimentellen Bedingungen (Temperatur, Laserfrequenz) wurden so gewählt, daß das Terahertzfeld wie ein statisches elektrisches Feld wirkt. Die Untersuchung von DX-Zentren in AlGaAs:Te und AlGaSb:Te dagegen zeigt im gesamten Feldstärkebereich von 100 V/cm bis 105 V/cm nur phononenunterstützte Tunnelionisation.