Превалирующие механизмы рекомбинации

Все рассмотренные механизмы рекомбинации действуют одновременно, причем результирующие скорости рекомбинации и генерации суммируются

а результирующее время жизни составляет т? = 1 / Хт“'.

Степень проявления различных механизмов рекомбинации зависит от особенностей зонной структуры полупроводника и степени его легирования.

В моноатомных полупроводниках (Si, Ge) излучательный механизм рекомбинации проявляется слабо, так как в них дно зоны проводимости и потолок валентной зоны соответствуют различным значениям квазиимпульсов электронов и дырок. Поэтому прямые (без изменения квази им пульса) межзонные переходы возможны только для частиц, имеющих значительную кинетическую энергию, и маловероятны.

В невырожденных моноатомных полупроводниках (N < 1019 см-3) превалирующим является ловушечный механизм рекомбинации Шокли—Рида—Холла. Его интенсивность зависит от чистоты материала (концентрации глубоких ловушечных уровней Nt). При степени легирования N = (1015-1017) см'3 время жизни в кремнии составляет обычно от 0,1 до 10 мкс, а при N ~ 1014 см'3 может достигать 1 мс. Для некоторых областей применения желательно снижение времени жизни. Это достигается путем специального легирования полупроводника примесями, создающими глубокие ловушеч- ные уровни. Для кремния такой примесью является Аи.

В вырожденном полупроводнике (N > 10'9 см-3) наиболее вероятен механизм Оже-рекомбинации, для которого время жизни т-1 / N2. При степени легирования vV > 1020 см-3 время жизни составляет от 1 до 10 нс.

Прямые межзонные переходы характерны для полярных полупроводников типа А3В5 (GaAs, AlAs, InP и др) и их соединений. В этих полупроводниках энергетический минимум в зоне проводимости (Е = Ег) и максимум в валентной зоне (Е = Е;.) расположены в центре зоны Бриллюэна (рп0 = рр0 = 0), и основным механизмом является излучательная рекомбинация (т - 1 / N), сопровождающаяся излучением фотонов с энергией Е . Такие полупроводники применяются для создания источников монохроматического излучения (в том числе лазеров) ближнего инфракрасного и оптического диапазона.

Поверхностная рекомбинация проявляется во всех полупроводниковых приборах биполярного типа, основанных на использовании как основных, так и неосновных носителей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >