Механизмы рекомбинации

При генерации неравновесные носители заряда получают энергию от внешнего воздействия, например света. Естественно, что при рекомбинации эта энергия должна выделяться.

Наиболее вероятными механизмами рекомбинации являются: излучательная рекомбинация с выделением энергии в виде квантов света: фононная рекомбинация с передачей энергии в виде фононов. Указанные механизмы могут осуществляться как при рекомбинации зона – зона, так и при рекомбинации через ловушки, которые представляют собой уровни энергии в глубине запрещенной зоны и которые образованы дефектами решетки и атомами примеси (рис.2.6).

Энергия фонона обычно не превышает 0,05 эВ, поэтому при межзонной рекомбинации при ΔEg ≈ 1 эВ необходимо испускание не менее 20 фононов. Так как вероятность многофононных процессов мала, то скорость такой рекомбинации в широкозонных полупроводниках ничтожна.

Излучательная межзонная рекомбинация может происходить в результате как прямых, так и непрямых переходов. Скорость излучательной рекомбинации существенно выше фононной и максимальна у прямозонных полупроводников, так как в непрямозонных для выполнения закона сохранения импульса она должна происходить с испусканием фонона. Вероятность же рекомбинации с участием четырех частиц – элек-трона, дырки, фотона и фонона значительно ниже.

Рекомбинация через ловушки состоит в том, что сначала электрон проводимости, а затем дырка захватываются уровнем ловушки. Излишек энергии при этом выделяется в виде фонона, фотона или их комбинации, например при захвате электрона испускается фотон, при захвате дырки –фонон. Качественно скорость рекомбинации в зависимости от концентрации ловушек, их энергии и положения уровня Ферми определяется произведением вероятностей заполнения ловушки электронами и дырками, поэтому, используя уравнения (В.4) и (В.5), получим

~ ≈ ,

где N_л – концентрация ловушек; Е_л – уровень энергии ловушки. Отсюда видно, что скорость рекомбинации максимальна, когда уровень Ферми совпадает с уровнем ловушки.

Все рассмотренные виды рекомбинации могут протекать одновременно, причем, как правило, рекомбинация через ловушки имеет наибольшую скорость.

Дата добавления: 2015-06-26