iii) Donor – Trap Hopping
در میدان های پایین این فرایند نقش رسانش را بر عهده داشته که با اعمال میدان الکتریکی قوی اثر پول- فرنکل مشاهده می شود.
میدانهای بالا روی سد پتانسیل یک مرکز به قدرت جایگزیده اثر بسیار کمتری دارند. قطعی‏ترین اثری که در این حالت انتظار می رود، توزیع حاملها بین مراکز تله است که وقتی اتفاق می افتد که انرژی کسب شده در فرایند جهش بسیار بزرگتر از انرژی گرمایی باشد. یعنی:
(۲-۳)
شکل (۲-۲) یک توزیع فرضی از تراز تله را در حضور یک میدان الکتریکی، با سه نوع گذار نمایش می­دهد. به طور میانگین، بعید است که الکترون­ها همان انرژی کسب شده از میدان را به شبکه از دست بدهند و این منجر به افزایش دمای آنها در تله­ها می­ شود. افزایش دما در جمعیت حامل در ترازهای جایگزیده، توسط میدان الکتریکی بالا، افزایش تحرک را در پی دارد [۴۱].
شکل۲-۲) گذارهای الکترونیک در یک میدان الکتریکی بالا بین تله های پر و خالی شامل (A)،کسب آرام انرژی از فونونها (B)،بقای انرژی ©،اتلاف آرام انرژی به شبکه [۴۱]
این فرایند برای توضیح برخی مشاهدات تجربی رسانش نوری در میدان قوی در SiO ، معرفی شده است. که در حالتی به کار می رود که چگالی بزرگی از ترازهای تله در انرژی بالا، با ترازهای دهنده که به طور مؤثر حامل­ها را به این تله­ها هدایت می­ کنند، وجود داشته باشد. در این فرایند الکترون کافی است انرژی کافی به دست بیاورد تا بتواند در گستره ای بالاتر از تله های جایگزیده که دارای تحرک بالایی هستند حرکت کند و برای گسیل مجبور به برانگیزش به لبه نوار نیست[۴۴و۴۵].

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۲-۵) رسانش در میدان قوی و اثر میدان قوی در رسانش پلارونی شیشه ‏های حاوی یون ­های فلزات واسطه
بیشتر مثال­های معروف مکانیسم پول و پول- فرنکل برای رسانش در میدان­های بالا، در نیمرساناهای آمورف اتفاق می­افتد. میدان الکتریکی بالا ممکن است اثری دوگانه داشته باشد. در اثر اول میدان ممکن است باعث افزایش انتقال الکترونها از دهنده ها به محیط شده که انتقال بیشتر آنها بین مراکز دهنده ممکن است توسط انتقال پلارونی انجام شود.
در اثر دیگر، میدان ممکن است با کاهش دادن سد پتانسیل میدان کوتاه برد، روی احتمال جهش پلارونها بین نزدیکترین همسایه ها اثر کند [۴]. در واقع حالاتی که انرژی پذیرنده دارند می توانند الکترون­ها را به تله انداخته و باعث تغییر شکل محلی در شبکه شوند، در این وضعیت الکترون‏گیر افتاده به همراه تغییر شکل القا شده به عنوان یک شبه ذره متحرک عمل کرده و می ­تواند از یک موقعیت به موقعیت مجاورش جهش کند [۲۳].
در بسیاری از مواد آمورف فرض می شود که N(E_j) ، چگالی حالات انرژی و E_j ، مقدار انرژی فرمی در دمای صفر مطلق است. در میدان­های ضعیف، انتظار داریم که رسانندگیDC رفتاری مشابه شکل زیر داشته باشد:
(۲-۴)
که در آن T، دمای کلوین، ، ثابت بولتزمن، W، میانگین اختلاف انرژی حالات، بین مکان­های همسایه و R فاصله­ی بین مراکز است. یعنی الکترون از یک حالت جایگزیده به حالت جایگزیده دیگری که به اندازه R از مرکز اوّل فاصله دارد جهش می­ کند. اثر میدان الکتریکی قوی E، را میتوان این گونه بیان کرد:
اختلاف در انرژی­های بین هر دو حالت به فاصله R، از W به W-eER کاهش یافته و با در نظر گرفتن جهش در دو جهت هم راستا، جریان الکتریکی به شکل زیر به دست می آید]۴۶[:
(۲-۵)
رسانندگی در میدان­های پایین از رابطه j=σE بدست می آید که در آن σ رسانش الکتریکی، و j چگالی جریان است.
در رابطه­ (۲-۵) اثر میدان E، در جمله­یSinh ظاهر شده است که همان رفتار غیر اهمی در میدان­های قوی است [۴۶]. خواص میدان الکتریکی قوی در چندین گروه از شیشه‏های فسفاتی فلز واسطه خصوصاً آنهایی که مبتنی بر یون های Mo, Cu, Fe, V هستند مورد بررسی قرار گرفته است که در آنها رفتار اهمی تا حدود میدان ( V/cm10³>)مشاهده شده است و در میدان های بالاتر رسانش افزایش یافته و رفتار کلی به صورت تابع سینوس هیپربولیک از خود نشان داده اند [۴۷]. با توجه به اینکه در بحث اخیر صحبت از رسانش غیر اهمی شد در بخش بعد به مطالعه­ برخی حالات هدایت غیر اهمی خواهم پرداخت.
۲-۶) رسانش غیراهمی
رسانش غیر اهمی^[۸۰] تحت سه وضعیت می تواند رخ دهد:
الف) اثرات حجمی، که وابسته به شرایط الکترودها در اتصالات نیست.
ب) آثار وابسته به شرایط الکترودها، مانند جریانهای محدود شده بار فضایی.
ج) اثرات ناشی از گرما [۴۶].
۲-۷) اثر پول فرنکل
اثر فرنکل در میدان های الکتریکی بالا در حدودV/cm 10⁴ - ۱۰^۳ مشاهده می شود که می توان با توجه به آنچه در قسمتهای بعد مطرح می شود فاکتور کاهنده سد پتانسیل، ثابت دی الکتریک فرکانس بالای نمونه و ضریب شکست نمونه را تعیین نمود [۳۲]. در این اثر فرض می شود که ماده مراکز ناخالصی خنثی (دهنده و پذیرنده‏ها) را در بر دارد، بطوریکه انرژی پتانسیل یک الکترون یا حفره در فاصله x از یکی از آنها در جهت میدان E نسبت به حالتی که میدان اعمال نشده است کاهش می یابد.
شکل (۲-۳) یک مرکزدهنده را نشان می‏دهد که وقتی خالی است دارای بار مثبت می‏باشد و این مرکز در انرژی زیر نوار هدایت قرار دارد. وقتی میدان الکتریکی E اعمال می­ شود، انرژی مورد نیاز برای رهایی یک الکترون از سد پتانسیل چاه کولمبی این مرکز در جهت میدان کاهش خواهد یافت.
.
شکل ۲-۳) نمایش کاهش سد پتانسیل در اثر اعمال میدان الکتریکی]۴۱[.
اثر میدان الکتریکی قوی در شیشه های اکسیدی به صورت کاهش سد پتانسیل مقابل حامل بار نمایان می شود. وقتی میدان الکتریکی E اعمال می شود حداکثر سد پتانسیل را از _iφ تا _mφ کاهش می دهد. ما فرض می کنیم که مواد شامل مقداری ناخالصی خنثی هستند به طوری که انرژی پتانسیل یک الکترون یا حفره که به مقدار x از مرکز تله فاصله دارد، عبارتست از:
(۲-۶)
ماکزیمم سد پتانسیل در جهت میدان الکتریکی، در نقطه  به دست می ­آید.
(۲-۷)
که در آن:
(۲-۸)
ضریب کاهند­ه­ی سد پتانسیل پول- فرنکل است.
اگر حالت پایه­ مرکز دهنده نسبت به نوار رسانش در پتانسیل، باشد، احتمال گسیل یک الکترون از این مرکز و جهش آن به مرکز مجاور عبارتست از:
(۲-۹)
چرا که پتانسیل
(۲-۱۰)
می­باشد.
جریان الکتریکی ناشی از انتقال حاملهای گسیل شده در نوار رسانش، وابسته به فاصله حرکت حامل قبل از گیر افتادن در مرکز دیگر است]۴۱٫[بنایراین:
(۲-۱۱)
که A(T)،تابعی از دماست. بین همه عوامل، فاکتور نمایی غالب است .
معادله اخیر را بصورت مقابل می­نویسیم:
(۲-۱۲)
که این رابطه بیانگر خطی مستقیم با شیب ، در منحنی  است.
فرآیندی که با رابطه­ اخیر توصیف می­ شود به فرایند پول-فرنکل معروف است [۴۱].
حال اگر جهت مشاهده و اندازه ­گیری با میدان الکتریکیE ، زاویه θ بسازد، تغییر در پتانسیل مشابه با حالت پیش
(۲-۱۳)
است که در آن .
با انتخاب، احتمال گسیل حامل با در نظر گرفتن P_o، به عنوان احتمال مذکور در غیاب میدان الکتریکی، بصورت زیر خواهد بود: