Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
РЕКОМБИНАЦИОННОЕ
РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ
Рио. 3. Зонная диаграмма непрямозонного полупроводника.
320
высоком уронне возбуждения испытывает сужение спектральной полосы. Этот уровень соответствует условию инверсии населённости квантовых состояний, к-рые участвуют в переходе. При этом краевое спонтанное излучение переходит в вынужденное (стимулированное [3]). Инверсия населённости в полупроводниках
происходит, когда расстояние между квазиуровнями Ферми неравновесных электронов и дырок окажется больше Sg. Это же пороговое условие должно быть выполнено в активном слое полупроводникового лазера, когда в нём возникает генерация. Иижекционный лазер (иа р — n-переходе) отличается от светодиода тем, что грани кристалла образуют резонатор Фабри — Перо (см. Оптический резонатор). Когда порог генерации лазера превышен, то спектральная полоса Р. и. подвергается сужению.
Краевое спонтанное Р. и, GaAs и др. прямозоииых полупроводников может обладать поляризацией. Причина поляризации — спин-орбитальное расщепдеиие валентной зоны. В единичном акте рекомбинации электрона с лёгкой дыркой электрич. вектор излучения E колеблется дреим. вдоль направления квазиимпульса к рекомбинирующих частиц. Степень поляризации такого излучения (согласно теории) ~ 60% [3]. В . акте рекомбинации электрона с тяжёлой дыркой E колеблется в плоскости, перпендикулярной к; степень поляризации при этом ~ 100%. Когда квазиимпульсы носителей распределены изотропно, то поляризация излучения исчезает. Т. к. неравновесные носители, возникающие при пробеге р — n-пе рехода, распределены по импульсам анизотропно, то Р. и. оказывается поляризованным [4, 5]. Анизотропия импульсного распределения рекомбинирующих носителей возникает и при туннельном цросачивании через прямо смещённый р — я.-переход. В этих условиях также наблюдается поляризация Р. и. [6].
Jlum.: 1) 3 и С., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., т. 2, М., 1984; 2) А л ф е р о в Ж. И. й др., 100% внутренний квантовый выход излучательной рекомбинации в-трехслойных1 гетеросветодиодах на основе системы AJAs —- GaAs, «ФТП», 1975, т. 9, с. 462; 3) Келдыш Л. В., Константинов О. В., Пере ль В. И., Эффекты поляризации при меж-вонном поглощении света в полупроводниках в сильном электрическом поле, «ФТП», 1969, т. 3, с. 1042; 4) Ц а р е н-
,<оа Б. В., Гладкий Б. и., Эффект поляризации спонтанного рекомбинацйонйого излучения полупроводника в электрическом поле, «ФТП», 1969, т. 3, с. 1036; 5) Константинов О. В., П е р е л ь В. И., Ц а р е н к о в Б. В., О причинах поляризации спонтанного рекомбинационного излучения полупроводников типа ^рсенида галлия в электрическом поле, «ФТП», 1969, т. 3, с. 1039; 6) А л ф е р о в Ж. И. и др., Диагональное туннелирование и поляризация излучения в гетеропереходах AljrGra1 _,As — GaAs и р — n-переходах в GaAs, «ФТП», 1969, т. 3, С. 1054. О. В. Константшюв.
РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ — волны концентрации носителей заряда в холодной биполярной плазме полупроводников во внеш. электрич. поле (см. Плазма твёрдых тел). Возникают спонтанно, когда электрич. поле превосходит иек-рое пороговое значение. Р. в. проявляются как колебания тока в образце, к-к-рому приложено пост, напряжение. Условием существования Р. в. в полупроводнике является наличие как электронов, так и дырок, копцеитрации к-рых ие должны сильно отличаться. Др. условие состоит в том, чтобы времена жизни т носителей были различными. Оба условия выполняются только при наличии глубоких примесных центров рекомбинации, уровни анергии к-рых располагают в ср. части запрещённой зоиы полупроводника. Эти условия иллюстрируются диаграммой (ряс.).
Р. в. проявляются в потере устойчивости протеВДКЗД электрич. тока. Его течение устойчиво лишь в слабщ полях. Критич. значение напряжённости поля опред^ ляется условием* чтобы дрейфовая длина ие равному
Области существования рекомбинационных волн заштрихованы; р, Ti — равновесные концентрации дырок и электронов; тд, -1 Ta — их времена жизни.
ных носителей заряда превосходила их диффузионную длину. C этим и связан механизм самовозбуждения Р. в., заключающийся в том, что избыточные неосновные носители, возникшие благодаря случайной генерации с примесных центров захвата, не рекомбинирую» там, где они родились, а уносятся полені вместе с частично нейтрализующим» их осн. носителями. Р. в. распространяются в сторону дрейфа более долгоживущих носителей заряда.
Р. в. наблюдались в кристаллах Ge n-типа с прпмесьй Mn и Sb и в кристаллах Si n-типа с примесью Zn и P при темп-рах T ~ 300 К в электрич. поле порядка десятков В/см. Период колебаний тока от долей секунд^ до иеск. мкс. Частота и амплитуда Р. в. чувствительны к изменению внеш. условий (темп-ры, магн. поля, освещения, к облучению потоком частиц). Это обусловливает возможности практич. использования Р. в. Созданы прецизионные датчики темп-ры, напряжённости маги, поля, мехаиич. деформаций, мощности эл.-маги. и корпускулярного излучений, а также миниатюрные полупроводниковые генераторы и преобразователи.
