Прыжковая проводимость Мотта и Эфроса–Шкловского в пленках из наночастц Si, легированных фосфором и бором

Исследованы электрические характеристики тонких пленок, сформированных из наночастиц Si ($nc$-Si) с различной степенью легирования. Для исключения влияния ионной проводимости токовые параметры пленок регистрировались в сверхвысоком вакууме (P $\sim$ 3–5·10$^{-9}$ Tорр) с предварительным высокотемпературным (950$^\circ$C) отжигом. Анализ температурных зависимостей проводимости пленок $nc$-Si показал, что в пленках, сформированных из сильно легированных наночастиц (концентрация свободных электронов $n_{\mathrm{e}}$ больше 10$^{19}$ см$^{-3}$), проводимость определяется прыжками с переменной длиной (variable range hopping conductionVRH). При температурах $>$ 300 K в этих образцах преобладает VRH Мотта, a при меньших температурах – VRH Эфроса–Шкловского. В пленках со средним уровнем легирования наночастиц ($n_{\mathrm{e}}<$ 10$^{19}$ см$^{-3}$) транспорт в пленках определяется совместным действием проводимостей Мотта, Эфроса–Шкловского и термически активированной проводимости. При этом термически активированная проводимость преобладает при температурах $>$ 560$^\circ$C. В пленках $nc$-Si из нелегированных наночастиц транспортные параметры определяются термически активированной проводимостью и VRH Мотта. VRH Эфроса–Шкловского в таких пленках не наблюдается. Из анализа параметров, соответствующих проводимостям Мотта и Эфроса–Шкловского, найдены длины локализации волновых функций, плотности состояний на уровне Ферми (G(E$_{\mathrm{F}}$)) и средние длины прыжков. Средние длины прыжков в пленках $nc$-Si из наночастиц, подвергнутых предварительному травлению в HF, находятся в диапазоне 56–86 нм, что указывает на то, что прыжки в таких пленках происходят при посредстве промежуточных наночастиц.