Solidi: tecniche per rivelare segno e mobilità dei portatori intrappolati nei difetti

Nelle misure di conducibilità termostimolata TSC (Thermally Stimulated Conductivity) viene registrata, durante il riscalmaneto al buio ed applicando un campo elettrico costante, la conducibilità del materiale dopo aver preventivamente irraggiato il campione a bassa temperatura. Il rilascio dei portatori intrappolati, causato dall’aumento di temperatura, si traduce in un un aumento dei portatori liberi e quindi in un aumento di conducibilità, a cui segue un decadimento legato, anche in questo caso, all’esaurimento o del centro trappola o dei centri di ricombinazione. L’intensità della corrente stimolata  è pari a , cioè è proporzionale al numero di elettroni intrappolati , all’area efficace degli elettrodi , al campo elettrico , alla carica dell’elettrone  ed alla mobilità elettronica . Misure sperimentali di TSC possono dunque permettere di stimare la mobilità dei portatori, ed anche di determinare il segno dei portatori intrappolati. Per quest’ultima determinazione si può misurare la conducibilità del materiale durante il riscaldamento senza applicare un campo elettrico esterno, ma facendo sì che all’interno del materiale si stabilisca un gradiente di temperatura diretto da un elettrodo all’altro: i portatori diffonderanno verso gli elettrodi guidati dal gradiente di temperatura. In questo modo le trappole per buche sono individuate da un picco di corrente positiva, mentre le trappole per elettroni daranno luogo ad un picco negativo. Un altro metodo consiste nell’inviare, attraverso un elettrodo semitrasparente, luce di energia superiore al gap del materiale, in modo che venga assorbita tutta nello strato superficiale. Se l’elettrodo di illuminazione è polarizzato negativamente le buche verranno immediatamente raccolte, mentre gli elettroni migreranno verso l’elettrodo positivo e durante il tragitto portanno venire catturati dai centri trappola. Nella successiva curva TSC saranno presenti solo i picchi relativi alle trappole per elettroni. Eseguento nuovamente l’esperimento polarizzando in modo opposto il campione si individuano le trappole per buche.