การศึกษาปรากฏการณ์ฮอลล์ของสารกึ่งตัวนำอะลอย และเทอนารีที่มีรูปร่างไม่แน่นอนที่อุณหภูมิต่าง ๆ

Abstract

ในการวิจัยได้เตรียมผลึกสารกึ่งตัวนำแบบชาล์โคไพไรท์โดยใช้เทคนิคของ Vertical Bridgman ในการเตรียมได้ลดอุณหภูมิโดยวิธีการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเข้าไปในวงจร Thermocouple โดยให้อุณหภูมิลดลงในอัตรา 20 องศาเซลเซียสต่อวัน ผลึกที่เตรียมและสามารถนำไปศึกษาปรากฏการณ์ขนส่งได้มี Cu[subscript 0.5]Ag[subscript 0.5]InTe[subscript 2] (S2) Ag(In[subscript 0.8]Ga[subscript 0.2])Te[subscript 2] (S3) และ Ag(In[subscript 0.8]Ga[subscript 0.2])(Se[subscript 0.2]Te[subscript 0.8])[subscript 2] (S4) โดยอาศัยวัสดุส่วนใหญ่ที่ทำได้ในประเทศ ได้สร้างเครื่องมือพร้อมทั้งอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิซึ่งสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิประมาณ 77 K ถึง 473 K โดยมีความเที่ยงตรงประมาณ +- 0.2 K และใช้เครื่องมือนี้ศึกษาปรากฏการณ์ขนส่งทางไฟฟ้าของผลึกที่เตรียมได้โดยวิธีการของ แวน เดอ พาว พบว่าผลึกทั้งสามมีสภาพต้านทานไฟฟ้า (rho) อยู่ในช่วงของสารกึ่งตัวนำ สำหรับผลึก S2 และ S3 การเปลี่ยนแปลงของ rho ในช่วง 30 C ถึง 80 C น้อยมาก กล่าวคือจาก 0.55 ถึง 0.64 ohm-cm และจาก 66.7 ถึง 41.2 ohm-cm จากการวัดสัมประสิทธิ์ฮอลล์ (R[subscript H]) ของผลึก S3 พบว่าความหนาแน่นของพาหะ (n) เกือบไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงอุณหภูมินี้ จึงสรุปว่ากระบวนการนำไฟฟ้าของผลึก S2 และ S3 ถูกควบคุมด้วยพาหะซึ่งมาจากสารแปลงปลอมและความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้างผลึก แต่สำหรับผลึก S4 การเปลี่ยนแปลงของ rho ในช่วงอุณหภูมินี้ค่อนข้างมาก คือจาก 4.77 x 10[superscript 5] ถึง 0.475 x 10[superscript 5] ohm-cm ซึ่งคล้ายกับการเปลี่ยนแปลงของ rho ของผลึกกึ่งตัวนำแท้ซึ่งมี E[subscript g] = 1 eV จึงคาดว่าในจำนวนผลึกทั้งสาม S4 มีโครงสร้างที่มีความบกพร่องน้อยที่สุด ซึ่งสมควรจะศึกษาโดยละเอียดต่อไป