Модель объемного шума $1/f$ в полупроводниках

Предложена новая модель объемного шума $1/f$ в полупроводниках. Показано, что к возникновению шума типа $1/f$ могут привести флуктуации числа носителей, обусловленный наличием хвоста плотности состояний вблизи края запрещенной зоны полупроводника. Проделаны расчеты частотной зависимости спектральной плотности шума для случая, когда время захвата носителей на уровни в хвосте $\tau_{0}$ не зависит от энергии (${\tau_{0}=\mathrm{const}}$), и для случая, когда величина $\tau_{0}$ экспоненциально возрастает с увеличением глубины уровней: ${\tau_{0}(\varepsilon) =\tau_{00}\exp (\varepsilon/\varepsilon_{1}}$), где $\varepsilon$ — энергия, отсчитанная от края зоны, $\varepsilon_{1}$ — постоянная, характеризующая уменьшение сечения захвата носителей с ростом энергии,
В первом случае (${\tau_{0}=\mathrm{const}}$) шум со спектром типа $1/f$ наблюдается в области частот ${\omega1\ll\omega\ll\omega_{2}}$, где ${\omega_{1}=1/\tau_{0}}$, ${\omega_{2}= \omega_{1} N_{c}/N_{d}}$ ($N_{c}$ — плотность состояний, $N_{d}$ — концентрация легирующей примеси). Величина постоянной Хоуге ${\alpha\cong N_{0}/N_{d}}$, где $N_{0}$ — полная концентрация уровней в хвосте.
Во втором случае возможна ситуация, когда область шума со спектром типа $1/f$ неограниченно простирается в область низких частот. При этом постоянная Хоуге ${\alpha\cong N_{F}/N_{d}}$, где $N_{F}$ — полная концентрация уровней, лежащих в хвосте ниже уровня Ферми.
Продемонстрировано, что развитая модель позволяет качественно объяснить экспериментальные результаты по перестройке светом спектра шума $1/f$ в GaAs.