Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Роуз А. -> "Основы теории фотопроводимости " -> 19

Основы теории фотопроводимости - Роуз А.

Роуз А. Основы теории фотопроводимости — Мир, 1966. — 192 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviteoriifotoprovodimosti1966.djvu
Предыдущая << 1 .. 13 14 15 16 17 18 < 19 > 20 21 22 23 24 25 .. 49 >> Следующая


Электроны

Фиг. 14. Положение единого демаркационного уровня, определяющего характер различных энергетических уровней (Ei — середина запрещенной зоны).

хотя по самому смыслу определения рекомбинации ясно, что электроны, захватываемые дырками на этих уровнях, также рекомбинируют. Смысл этого выражения заключается в том, что дырки определяют рекомбинацию через эти уровни. Согласно определению D, эти уровни являются уровнями рекомбинации для дырок. Хотя, согласно тому же определению, Эти уровни являются в основном уровнями прилипания для электронов, однако некоторая малая доля электронов рекомбинирует на этих уровнях и ее достаточно для того, чтобы обеспечить рекомбинацию дырок.

Для простоты мы выбрали для анализа время жизни свободных дырок, генерированных светом. Заполненные электронами уровни, расположенные выше Dt являются уровнями рекомбинации для таких дырок. Предполагается, что уровни, расположенные между Рекомбинация

63

D и Е}, целиком заполнены электронами. Уровни, расположенные между E1 и E1-, не играют существенной роли в рекомбинации, так как их заполнение электронами экспоненциально уменьшается по мере удаления от Ef. В то же время уровни, лежащие между D и Ev, по мере удаления от Ь быстро становятся неэффективными в качестве уровней рекомбинации, так как, согласно определению D, уровни, расположенные ниже D, являются в основном уровнями прилипания для дырок. Вероятность рекомбинации через уровни, расположенные выше Ef или ниже D, спадает по закону

где AE — энергетический интервал между данным уровнем и Ef или D. Следовательно, можно сделать вывод, что все уровни, расположенные между Ef и D, играют роль уровней рекомбинации для дырок, в то время как уровни, расположенные вне этой области, вносят малый вклад в рекомбинацию в соответствии с экспоненциальным спадом вероятности рекомбинации.

Таким образом, оказывается возможным провести простой анализ времени жизни свободных носителей как функции положения уровня Ферми. Положение уровня Ферми зависит от соотношения между концентрациями доноров и акцепторов, расположенных очень близко к зонам. При этом эти доноры и акцепторы определяют только концентрации свободных носителей и не играют сколько-нибудь существенной роли в рекомбинации.

Для иллюстрации основных особенностей анализа предположим, что s„ — sр, так что D является точным зеркальным отражением Ef относительно середины запрещенной зоны. Более общий случай sn=?sp рассмотрен Роузом [15].

На фиг. 15 показан один уровень рекомбинации Er, расположенный выше середины запрещенной зоны. Предположим вначале, что уровень Ферми лежит вблизи зоны проводимости (фиг. 15, а), и заметим
центры
рекомбинации
___ __,

Фиг. 15. Зависимость области, занимаемой центрами рекомбинации, от положения уровня Ферми, Рекомбинация 63

сразу, что время жизни неосновных носителей

так как уровни Nr расположены между E1 и его отражением D. Это выражение справедливо до тех пор, пока уровень Ферми движется от зоны проводимости к уровню Er Если же уровень Ферми движется от Er к середине запрещенной зоны (фнг. 15,6), то его отражение D движется тоже к середине зоны и сливается с ннм в центре запрещенной зоны. Во время этого движения уровни Nr лежат вне интервала |Eft D\, и вследствие этого вероятность рекомбинации через эти уровни уменьшается по экспоненте

где AE—}Ert Ef|. Следовательно, время жизни увеличивается как exp (AEfkT)t что показано на фиг. 16.

После того как уровни Ef и D пересекут середину запрещенной зоны, уровень D движется к уровню Er и далее к зоне проводимости, в то время как Ef движется к валентной зоне (фиг. 15, в). Неосновными носителями теперь становятся электроны вместо дырок. Поскольку интервал ID, ErI уменьшается, вероятность рекомбинации через уровни Nr увеличивается по экспоненте exp (—IД EAjkT), а время жизни неосновных носителей уменьшается по экспоненте exp (]D, Er\jkT) (фиг. 16). Когда уровень D пересекает Ert т. е. когда уровень Ef занимает положение (Er) много ниже центра запрещенной зоны (см. фиг. 15,г и 16), время жизни принимает то же значение, что и вначале:

Эта иллюстрация была выбрана в качестве наглядного примера симметрии свойств в зависимости от положения уровня Ферми Ef и его отражения D. Если бы сечения захвата Sn и Sp были выбраны не равными, то времена жизни на левом и правом плато

1

Т" NrVSn 76 , Глава 5

на фиг. 16 тоже, конечно, были бы не равными. В этом случае уровни Ej и D «встретились» бы не в середине запрещенной зоны, а на расстоянии '/2 kT In (sn{sp) от нее.

Хотя этот анализ проведен для случая малых концентраций генерированных светом носителей по

Фиг. 16. Зависимость времени шизии свободных пар от положения уровня Ферми [(?,) — отражение Er относительно уровня ?J.

сравнению с темновой концентрацией неосновных носителей, однако во многих случаях он остается справедливым и для концентрации генерированных светом носителей, большой по сравнению с темновой концентрацией неосновных носителей, но малой по сравнению с темновой концентрацией основных носителей. Анализ фиг. 17,6 показывает, что, когда концентрация неосновных носителей равна, например, одной сотой темновой концентрации основных носителей, энергетический интервал Dn—Dv не превышает 0,1 эв при комнатной температуре и часто его можно не принимать во внимание. Рекомбинация
Предыдущая << 1 .. 13 14 15 16 17 18 < 19 > 20 21 22 23 24 25 .. 49 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed