Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Число актов излучательной Р. в 1 с в единице объёма равно
r=anp, (1)
где гс, р — концентрации электронов и дырок, а наз. коэф. излучательной Р. Сечение излучательной Р. а связано с а соотношением а — а<ь>), где (о) — ср. тепловая скорость электрона. В прямозонных полупроводниках при T = 300 Ко» 10-1® 4- Ю-18 сма, в непрямозонных — 10~21 ~ Ю-22 CM2.
При оже-Р. взаимодействуют 3 частицы, энергия рекомбинирующей пары передаётся либо электрону, либо дырке. Число актов Р. в 1 с в этих случаях равно
r3=OgrtV, гд=адпр2, (2)
где ссэ, ад — коэф. электронной и дырочной оже-Р. «Уходящий» носитель уносит энергию порядка Sg и соответственно имеет большой импульс ~ У 2mSg (т — его эффективная масса). Вследствие занона сохранения импульса суммарный нач. импульс 3 частиц должен быть достаточно большим, а следодательно, достаточно большой должна быть и их суммарная кинетич. эиер- , гия. Этот факт приводит к существованию энергетич. порога оже-Р. Обычно в полупроводниках эфф. масса электроиа больше эфф. массы дырок (ma > т„). При , этом мин. эиергетич. порог оже-Р. Smvih — (mJm^)Sg до-, стигается, когда большой импульс вносит тяжёлая дырка. Если тепловая энергия носителей kT < ^Мині то коэф. Р. аэ оо ехр(— ^мин/^ Т).
Одаако в ряде полупроводников благодаря особенностям зонной структуры порог отсутствует. Напр,, в GaSb и InAs беспороговым является процесс, в к-ром избыточная энергия уносится дыркой, переходкщей из , зоны тяжёлых дырок в сшгаово отщеплённую зону (рис. 2). Без порога Протекает также оже-Р. с участием примесей или фоионов, к-рым может быть Передан большой импульс. В иепрямоаонных полупроводниках оже-Р. возможна только такого типа. Всиедствие сильной концентрационной зависимости оже-Р. становится существенной при высокой концентрации свободных носителей. Обычно а ~ IO18 см~3.
323
21*
РЕК<>*8?$ЦЦИЯ
РЕКОНСТРУКЦИЯ
324
Рис. 2. Оже-рекомбинация, при которой анергия уносится дыркой, которая из спиново отщеплённой валентной зоны v, переносится в зону тяжёлых дырок Vr; с — зова проводимости.
r9=yanN\ Гд
Безызлучательиая Р. через примесные центры описывается статистич. теорией Шокли — Рида. Изменения концентрации электронов и дырок в зонах н на примесях-ловушках определяется системой ур-иик, в к-рые входят концентрации ловушек, свободных (N) н занятых (M) электронами (N -j- M — полная концентрация ловушек), коэф. захвата на ловушки электронов (Y3) и дырок (уд). Число актов в IcbI см8 можно по аналоги в с (1), (2) записать в виде
-УдрЛГ. (3)
Для количеств, описания безызлучат, процессов наряду с иоэф. захвата уа, уд и сечениими захвата на ловушки стэ, стл вводят времена жизни носителей по отношению к захвату иа ловушки тэ и тд:
т 1 ^ynM=Oa(Va)M. (4)
д
Здесь (О, (Vjl) — ср. тепловые скорости носителей. В простейшем случае ловушек одного типа в сильио-легиров. полупроводниках т совпадает с временем жизни по отношению к захвату на ловушки неосновных носителей. Так, в полупроводниках р-типа
X-Ijkt *= S3(Ib)TV.
9
Сечение захвата на примесные центры может изменяться в зависимости от темп-ры и типа примеси в пределах от 10“и см8 (притягивающие центры, T « 4,2 К) до 10"“ см2 (отталкивающие центры, T = 300 К).
Исследование рекомбинац. процессов в полупроводниках позволяет определить коэф. и сечения Р. и их зависимости от Г, электрич. полей и параметров полупроводника.
Лит.: Landeberg P. TilAdanse М. J., Radiative and auger processes in semiconductors, «J. of Luminescence», 1973, v. 7, p. 3; Бонч-Бруевич Б. JI., Калашников С. Г., Физика полупроводников. М., 1977; Абакумов В. H., П е р е л ь Б. И., Яссиевич И. H., Захват носителей евряда на притягивающие центры в полупроводниках, «ФТП», 1970 т. 12, с. 3. В. Н. Абакумов, И. Н. Яссиевич. РЕКОНСТРУКЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ — образование на чистых поверхностих монокристаллов структур, элементарная ячейка к-рых имеет период, отличающийся от периода в объёме кристалла (в параллельных поверхности плоскостях) и обычно превышающий его в неск. раз. Развитие техники сверхвысокого вакуума (давление р ж IO-7 Па) позволило наблюдать атомарио-
ч истую, свободную от примесей поверхность, полученную сколом и сохраняющуюся неизменной в течение иеск. ч.
Большинство исследований выполняется методом дифракции медленных электронов (ДМЭ)[1] или фотоэмис-сионными методами [2]. В методе ДМЭ электроны с
Рас. I. Схема влектронограммы от поверхности кремния (111). Интенсивные пятна — рефлексы от объёма кристалла; слабые рефлексы, расположенные на расстоянии V, от расстояния между объёмными рефлексами,указывают на поверхностную периодичность, в 7 раз большую соответствующего периода в объёме.
энергиями 1—10 эВ имеют большие сечения рассеяна^ и глубина их проникновения в кристалл составлявши 5—10 А, т. е. 2—3 моиослоя атомов. Схема электрод , нограммы ДМЭ для чистой поверхности кремния (IIlfti приведена на рис. 1. Она свидетельствует о появдо>^ иин поверхностного периода, в 7 раз превышающей^! период крнсталлич. решётки в объёме. На поверхности! образуется сетка размерами (7 X 7). В общем случц^' говорят об образовании сетки (/г X т)6, где п р т — коэф. пропорциональности между поверхностны*, ми и объёмными векторами трансляций, 0 — угод между поверхностными векторами трансляций. P. наблюдалась также на поверхностях Ge, GaAs, GaSktAt j InSb, CdS, CdTe, Te и др. полупроводниковых матери» лов.
