Механизмы рекомбинации. По виду передачи энергии рекомбинирующих частиц различают три основных типа рекомбинации. 1. Рекомбинация называется излучательной, или фотонной, если энергия рекомбинирующих частиц выделяется в виде энергии фотона. 2. Если энергия частицы передатся решетке фононам, то рекомбинация называется безизлучательной, или фононной. 3. Одним из видов безизлучательной рекомбинации является ударнaя ионизация процессы Оже, когда энергия рекомбинирующих частиц передается третьей частице, которая благодаря этому становиться горячей.
Горячая частица в результате нескольких столкновений передает свою энергию фононам.
Помимо этих трех основных механизмов, энергия рекомбинирующих частиц может передаваться электронному газу плазменная рекомбинация. Если электрон и дырка образуют в качестве промежуточного состояния экситон, то такая рекомбинация носит название экситонной.
Фотонная, фононная и рекомбинация Оже могут протекать по разному в зависимости от механизма перехода электрона из зоны проводимости в валентную зону. Если частицы рекомбинируют в результате непосредственной встречи электрона и дырки, то такая рекомбинация называется прямой, или межзонной. Прямая рекомбинация играет роль в полупроводниках с малой шириной запрещенной зоны порядка 0,2 0,3 эВ и меньше. Если ширина запрещенной зоны больше 0,5 эВ , то рекомбинация происходит через локализованные состояния, лежащие в запрещенной зоне. Эти сосстояния обычно называются рекомбинационными ловушками.
Предположим, что в полупроводнике имеются дефекты уровни энергии которых лежат в запрещенной зоне, а уровень энергии Et не занят электроном дыркой. Возможен целый ряд процессов, схематически изображенных на Рис. 3.1. Рис. 3.1. Схемы рекомбинации носителей. Ес дно зоны проводимости, Et уровень в середине запрещнной зоны, Еv уровень валентной зоны. а- нейтральный дефект захватывает свободную дырку б- отрицательно заряженый дефект отдает электрон в зону проводимости.
Таким образом, электрон, побыв некоторое время на уровне дефекта, вновь становится свободным. Если дефект с уровнем энергии Et осуществляет захват свободных электронов с последующим их освобождением, то он называется ловушкой захвата электрона в- нейтральный дефект захватывает свободную дырку отдает электрон валентной зоне г- положительно заряженый дефект захватывает электрон из валентной зоны такой дефект называется ловушкой захвата дырки д- захватив электрон из зоны проводимости, отрицательно заряженый дефект захватывает свободную дырку отдат захваченый электрон в валентную зону. Происходит процесс рекомбинации пары электрон - дырка е- захватив свободную дырку, положительно заряженый дефект захватывает свободный электрон, превращаясь в нейтральный дефект.
Происходит процесс рекомбинации свободной пары электрон дырка.
Захват носителей заряда не влияет на стационарное время жизни, но оказывает влияние на мгновенное время жизни. Освобождение захваченного носителя заряда может быть вызвано тепловым перебросом. В некоторых случаях это происходит в результате подсветки. 4.