Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бонч-Бруевич В.Л. -> "Физика полупроводников " -> 126

Физика полупроводников - Бонч-Бруевич В.Л.

Бонч-Бруевич В.Л. , Калашников С.Г. Физика полупроводников — Москва, 1977. — 678 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikov1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 295 >> Следующая


щ(х) = и1 + ^^-(х + с11)2 (р-область),

<р2 (х) = и2 — (х — d2f (п-область),

(5.2)

где иг и н2'— значения потенциала при х =—dx и х = d2. Подставляя (5.2) в условие (5.1), находим

di __ по d2 Ро '

Далее, полагая в формулах (5.2) х — 0, имеем

(5.3)

/а\ 2лм>0

<Pi (0) - иг = м*х = —^ d-,,

/г\\ 2л(*Пп »о

«я - ф2 (0) - и*2 = -—a dj.

(5.4)

(5.5)

Отсюда, с учетом формулы (5.3), получаем

ukl __ «0 g2 uk2 Ро 81

Полная контактная разность потенциалов равна

и* = и hi + ы*2 = 2ле (—+ ----- j. (5.6)

Из формул (5.6) и (5.3) находим толщину слоев объемного заряда:

d

8lS2«oU*

d, =

V

ЧЧРй»к

2ju?«0(/jJe2 + Pof1) '

Соотношения (5.2) — (5.7) полностью определяют распределение потенциала ср (х), изгиб энергетических зон —еср (х), толщину слоев объемного заряда dx и d2 и отношение контактных разностей потенциалов ukxltiu2 в обоих полупроводниках.

Рассмотренные энергетические диаграммы являются идеализированными, так как не учитывают локальных уровней энергии для электронов на границе. Такие уровни возникают во всех случаях, когда нарушается периодичность Потенциала решетки. Последнее имеет место, например, на свободной поверхности кристалла (см. гл. X), а также на границе гетероперехода вследствие неодинаковости кристаллических решеток обоих полупроводников. Если
ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ

293

концентрация поверхностных уровней велика, то на поверхности раздела может возникнуть значительный электрический, заряд и энергетический профиль гетероперехода может быть существенно •искажен.

Поверхностные уровни энергии создают возможность дополнительных электронных переходов в гетеропереходе. На рис. 8.12 схематически приведен пример энергетической диаграммы п — р-гетероперехода при учете поверхностных уровней Es. При положительном внешнем напряжении и в отсутствие поверхностных уровней электроны переходят в полупроводник 2 только над барьером (переход 1), где рекомбинируют со свободными дырками. Дырки переходят в обратном направлений, тоже над барьером (переход Г), и рекомбинируют в полупроводнике 1 со свободными электронами.

При наличии поверхностных уровней электроны и дырки могут перейти на эти.уровни с помощью туннельного эффекта (переходы 2 и 2').

Опускаясь затем по цепочке поверхностных уровней, электроны получают возможность дополнительной рекомбинации с дырками. Разумеется, возможны и более сложные переходы с участием поверхностных уровней.

Применение гетеропереходов в некоторых полупроводниковых приборах может оказаться более выгодным, нежели использование гомопереходов. Так, в гетеропереходах можно осуществить одностороннюю инжекцию, при которой только одна из областей гетероперехода будет обогащаться носителями заряда. Эффективность таких переходов ? = /но/ (/но + /0CH) можно сделать близкой к единице.

Создавая гетеропереход типа широкозонный полупроводник п-типа — тонкий слой узкозонного полупроводника — широкозонный полупроводник p-типа и прикладывая к нему большое положительное смещение, оказывается возможным легче осуществить высокий уровень инжекции в среднем слое, нежели в обычных гомопереходах. Это обстоятельство важно для создания полупроводниковых квантовых генераторов (лазеров).

Гетеропереходы позволяют создать фотоэлементы с резко ограниченной спектральной полосой чувствительности (и повысить их коэффициент полезного действия (§ XI.5)), а также и другие полупроводниковые приборы [3].

Недостатком гетеропереходов является гораздо более сложная технология их изготовления по сравнению с гомопереходами.

Рис. 8.12. Гетеропереход при наличии поверхностных уровней на границе.
Глава IX

СТАТИСТИКА РЕКОМБИНАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ И ДЫРОК

§ 1. Различные типы процессов рекомбинации

Рассматривая неравновесные электронные состояния в гл. VII, мы ввели понятия о средних временах жизни избыточных электронов и дырок в зонах тп и хр. Однако мы не интересовались тем, от чего зависят эти времена. Между тем опыт показывает, что т„ и тр могут изменяться в чрезвычайно широких пределах — от многих часов до 10“8 с и меньше. В настоящей главе мы рассмотрим подробнее процессы рекомбинации и генерации неравновесных электронов и дырок и выясним физические причины, влияющие на времена их жизни.

Процессы рекомбинации удобно разделить на два класса: 1) прямую рекомбинацию зона — зона и 2) рекомбинацию с участием примесей и дефектов. В первом случае свободный электрон из зоны проводимости рекомбинирует со свободной дыркой в валентной зоне в одном элементарном акте. В процессах второго класса свободные электроны рекомбинируют со связанными дырками на примесях или дефектах, а свободные дырки — со связанными электронами. Мы остановимся сначала на прямой рекомбинации зона — зона.
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 295 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed