Rev. Phys. Appl. (Paris) 19, 215-221 (1984)
DOI: 10.1051/rphysap:01984001903021500

Propriétés de transport de l'antimoniure d'indium à densité de porteurs libres contrôlée par un niveau à relaxation de réseau

A. Kadri¹, M. Baj¹, K. Zitouni¹, R.L. Aulombard¹, C. Bousquet¹, J.L. Robert¹ et L. Konczewicz<sup>2

1</sup>  G.E.S.-U.S.T.L., place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier Cedex, France
²  Centre de Recherches des Hautes Pressions, Académie des Sciences de Pologne, Varsovie, Pologne

Abstract
Electrical transport (electrical conductivity and Hall effect) studies have been performed on n-InSb with very low free carrier concentrations (10 11 cm-3 < n < 1014 cm -3) in the temperature range 2 K-95 K. The low free carrier concentrations have been obtained at T > 140 K and under high hydrostatic pressure ( P ˜ 14 kbar), by means of trapping of conduction band electrons on localized defect states strongly coupled to the lattice. At low temperature (T < 77 K) the trapped electrons remains bound even when the pressure is removed. Then using lattice coupled defect states as a « tank » of electrons, it is possible to change the free electron concentration in a wide range in the same sample. The results obtained on two different samples show that, at T < 20 K and when the free electron concentration is strongly decreased, we observe a transition to activated conductivity related to the rise in a finite ionization energy of the shallow donor level. Non regard to the studied sample, at T > 40 K a deep impurity level becomes active.

Résumé
Nous avons étudié les propriétés de transport (conductivité électrique et effet Hall) de l'antimoniure d'indium à faible densité de porteurs libres (1011 cm-3 < n < 1014 cm -3) dans le domaine de température 2 K-95 K. Ces faibles densités de porteurs libres ont été obtenues par piégeage à T > 140 K et sous haute pression hydrostatique ( P ˜ 14 kbars) des électrons de la bande de conduction sur des états localisés fortement couplés au réseau cristallin. A basse température ( T < 77 K), les électrons restent piégés sur ces états même lorsque la pression hydrostatique est enlevée. En utilisant ce « réservoir » d'électrons, il est possible de faire varier la densité de porteurs libres sur une large gamme dans un même échantillon. Lorsque la densité de porteurs libres est fortement réduite et à T < 20 K, les résultats obtenus sur deux échantillons différents permettent d'observer le passage d'une conductivité métallique à une conductivité thermiquement activée. Ce passage est lié à l'apparition d'une énergie d'ionisation finie du niveau donneur hydrogénoïde. A T > 40 K, indépendamment de l'échantillon étudié, un niveau d'impureté profond est actif.

PACS
7155F - Impurity and defect levels in tetrahedrally bonded nonmetals.
7220F - Low field transport and mobility: piezoresistance semiconductors/insulators.
7220M - Galvanomagnetic and other magnetotransport effects semiconductors/insulators.
7280E - Electrical conductivity of III V and II VI semiconductors.
2520D - II VI and III V semiconductors.

Key words
carrier density -- deep levels -- defect electron energy states -- electrical conductivity of crystalline semiconductors and insulators -- Hall effect -- high pressure effects in solids -- indium antimonide -- localised electron states -- conduction band electron trapping -- InSb -- electrical transport -- III V semiconductors -- 2 to 95K -- lattice relaxation -- electrical conductivity -- free carrier concentrations -- high hydrostatic pressure -- localized defect states -- lattice coupled defect states -- finite ionization energy -- shallow donor level -- deep impurity level