THE BAND EDGE STRUCTURE OF THE IV-VI SEMICONDUCTORS

Résumé
Cet article résume les résultats de l'étude de l'effet Hall, de l'électroconductivité, du pouvoir thermoélectrique et de la thermoconductivité, dans le domaine de température de 77 °K à 1 200 °K, sur des échantillons mono ou polycristallins de PbTe, PbSe, PbS, SnTe, GeTe dont la concentration en porteurs va de 10¹⁸ à 10²¹ cm^-3. Des travaux sur des solutions solides, principalement PbTe-PbS et PbTe-SnTe sont aussi présentés. La dépendance des coefficients cinétiques et des paramètres de bandes en fonction de la température et de la concentration est analysée à l'aide d'un schéma de bandes non paraboliques. Le problème d'une structure multibande dans ces composés a été discuté en détail. Les paramètres de ce modèle compliqué à deux bandes, masses de densité d'états ou bord de bandes aux différents extréma, leur dépendance en fonction de la concentration, l'énergie des gaps etc... ont été définis quantitativement en se basant sur des travaux ne tenant pas compte de ces expériences. Le changement de la disposition des bords de bande dans un large domaine de températures et de pressions (ainsi que de composition dans le cas de solutions solides) a été mis en lumière : L'étude des paramètres de bandes permet de tirer quelques conclusions concernant les mécanismes de diffusion des porteurs dans les semiconducteurs considérés. En particulier, de nouveaux travaux prouvent que l'opinion repandue sur le rôle prédominant de la diffusion sur les modes acoustiques dans les composés IV-VI devrait être reconsidérée. Dans ce papier, les résultats expérimentaux ont été interprétés sur la base de mécanismes de diffusion mixtes, leur dépendance en fonction de la température et de la concentration ayant été définie. Parallèlement à ces résultats concernant la structure à deux bandes, nous avons étudié le rôle de la diffusion interbande.

Abstract
The results of studying of the Hall effect - as well as transport phenomena in the absence of a magnetic field - electroconductivity, thermoelectric power and thermoconductivity in the temperature range from 77 to 1 200 °K in single and polycrystalline samples of PbTe, PbSe PbS, SnTe, GeTe with a concentration of current carriers from 10¹⁸ to 10²¹cm^-3 have been summarised. Data for some solid solutions based on the above compounds, namely PbTe- SnTe, are also presented. Temperature and concentration dependences of the kinetic coefficients are analysed in terms of a non-parabolic dispersion law. The problem of the multiband structure in these compounds is discussed in detail. The parameters of the complicated two-band model - density of state masses at the band edges of different extrema, their concentration dependences, interband energy gaps, etc. - have been defined quantitatively from the joint analysis of the data irrespective of experiments. The change of band edge disposition in the wide range of temperatures and pressures (as well as compositions in the case of solid solutions) has been found. Joint study of the kinetic coefficients allows one to make some conclusions concerning scattering mechanisms of current carriers in semiconductors considered. In particular, new data prove that present opinion about the predominant role of acoustical mode scattering in IV-VI compounds should be reconsidered. In the work reported, experimental results have been interpreted on the basis of complicated mixed scattering mechanisms, temperature and concentration dependences of that correlation have been defined. While working on the results concerning complicated doublet band edge structure the role of interband scattering has been estimated.