Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 25, Numéro 2, février 1990
Page(s) 209 - 227
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01990002502020900
Rev. Phys. Appl. (Paris) 25, 209-227 (1990)
DOI: 10.1051/rphysap:01990002502020900

Failure of Arrhenius plots for investigation of localized levels

R. Ongaro et A. Pillonnet

Laboratoire d'Electricité, Université Claude Bernard, 43 Boulevard du 11 Novembre 1918, 69622 Villeurbanne Cedex, France


Abstract
Investigation of Poole Frenkel ionization, when the localized levels are distributed within bands, is realized with temperature T as the variable. A large amount of simulations revealed the same qualitative behaviour of Arrhenius diagrams of conductivity (lg σ, 1/T), as that given by a single level. Many examples are treated, in order to make clear that extended linear parts can be obtained, as wide as the distribution can be. Consequently, the activation energies deduced from these diagrams can no more be assigned to any actual localized level. We believe to have shown that setting down as a principle that levels, in a multi-level system, can always be splitted into their components, is in contradiction with Fermi-Dirac statistics.


Résumé
L'étude de l'ionisation Poole Frenkel, lorsque les niveaux localisés sont distribués en bandes, est réalisée en prenant la température T comme variable. Un grand nombre de simulations a révélé le même comportement qualitatif des diagrammes d'Arrhénius de la conductivité (log σ, 1/T), que celui présenté par un seul niveau. De nombreux exemples sont traités, pour montrer clairement que des portions linéaires étendues peuvent être obtenues sur les courbes, quelle que soit la largeur de la distribution. En conséquence, les énergies d'activation, déduites de ces diagrammes, ne peuvent plus être assignées à un niveau d'énergie réel quelconque. Nous croyons avoir montré que, poser comme principe que les niveaux d'un système à niveaux multiples peuvent toujours être séparés en leurs composantes, est en contradiction avec la statistique de Fermi-Dirac.

PACS
7150 - Localized single particle electronic states.
7220H - High field transport and nonlinear effects semiconductors/insulators.

Key words
electrical conductivity of solids -- localised electron states -- Poole Frenkel effect -- Arrhenius plots -- localized levels -- Poole Frenkel ionization -- conductivity -- activation energies -- multi level system -- Fermi Dirac statistics