Vol. 54 (2018), Issue 1, p. 51-57

Влияние электронного облучения на перенос заряда в 2D моносульфиде галлия

Abstract

УДК 621.315.59+53.043

Установлены закономерности влияния электронного облучения с энергией 4 MэВ и дозой 2×10¹²–10¹³см^-2 на диэлектрические свойства и ac-проводимость на переменном токе 2D слоистого монокристалла GaS в диапазоне частот 5×10⁴–3,5×10⁷ Гц. Показано, что электронное облучение монокристалла GaS приводит к увеличению действительной составляющей комплексной диэлектрической проницаемости, уменьшению ее мнимой составляющей, тангенса угла диэлектрических потерь и ac-проводимости поперек слоев. Как до, так и после электронного облучения проводимость изменялась по закону, характерному для прыжкового механизма переноса заряда по локализованным вблизи уровня Ферми состояниям. Показано, что при температурах 140–238 К в слоистых монокристаллах GaS поперек их естественных слоев в постоянном электрическом поле также имеет место прыжковая проводимость (dc-проводимость) с переменной длиной прыжка по локализованным в окрестности уровня Ферми состояниям. Изучено влияние электронного облучения на электропроводность монокристаллов GaS и параметры локализованных в их запрещенной зоне состояний. С учетом опытных данных, полученных на переменном и постоянном токе, в необлученных и элект-ронно-облученных кристаллах GaS оценены плотность состояний вблизи уровня Ферми и их энергетический разброс, средние расстояния прыжков в области активационной прыжковой проводимости, а также энергия активации прыжков.

Ключевые слова: электронное облучение, 2D кристалл, перенос заряда, переменный и постоянный ток.

The features of the effect of electron irradiation with an energy of 4 MeV and a dose of 2×10¹²–10¹³ e/cm² on the dielectric properties and ac-conductivity in alternating current of a 2 D layered GaS single crystal in a frequency range of 5×10⁴– 3,5×10⁷ Hz are established. It is shown that electron irradiation of a GaS single crystal leads to an increase in the real component of the complex dielectric constant, a decrease in its imaginary component, the dielectric loss tangent and ac-conductivity across the layers. Both before and after electron irradiation, the conductivity varied according to a law characteristic of the hopping mechanism of charge transport over states localized near the Fermi level. It is shown that, at 140–238 K, in the layered GaS single crystals, across their natural layers in constant electric field, there is also a hopping conductivity (dc-conductivity) with a variable jump length along the states localized near the Fermi level. The effect of electron irradiation on the electrical conductivity of GaS single crystals and the parameters of the states localized in their forbidden gap have been studied. Taking into account the experimental data obtained in alternating and direct currents, the density of states near the Fermi level and their energy spread, average hopping distances in the area of activation hopping conductivity, as well as the activation energy of jumps, are estimated in both pure and electron irradiated GaS crystals.

Keywords: electron irradiation, 2D GaS crystal, charge transport, alternating and direct current.

Download full-text PDF. 2687 downloads

Menu

Vol. 54 (2018), Issue 1, p. 51-57

Влияние электронного облучения на перенос заряда в 2D моносульфиде галлия

Abstract