微米级高纯锗晶体中受耗尽限制的有效霍尔迁移率

静电效应会强烈制约减薄高纯锗（HPGe）中的电荷输运，这对辐射探测器以及基于锗的电子和量子器件具有直接影响。我们报告了一项系统的实验表征，利用霍尔效应测量，在室温下对从 2.7 mm 依次减薄至 7 μm 的 n 型和 p 型体生长探测器级 HPGe 样品，研究了厚度依赖的有效霍尔迁移率。在此厚度范围内，本征体载流子迁移率保持与厚度无关；观测到的霍尔提取迁移率的降低源于静电表面耗尽，它减小了有效导电厚度。厚度依赖数据可通过经验扩展指数关系 $\mu(t)=\mu_{0}[1-\exp(-(t/\tau)^{\beta})]$ 精确参数化，其中 $\tau$ 是特征静电长度尺度。与边界散射和耗尽模型的比较表明，Fuchs--Sondheimer 散射可忽略不计，而静电耗尽主导了输运行为。层级关系 $\lambda_{D}<\tau\lesssim W_{0}$ 直接将表观迁移率降低与长程屏蔽和近表面电场联系起来。这些结果给出了一条简单的设计准则：保持厚度 $t\gtrsim 3\tau$ 可维持近体输运，而更薄的结构则工作在受耗尽控制、有效电导率显著降低的区域。