Ловушки носителей заряда

Лазерные среды 229 Ловушки носителей заряда 47 [c.284]

Механизм переключения, так же как и многие, другие свойства аморфных полупроводников, понят в последние годы. Он связан с особенностями электронной структуры халькогенидных стекол. Установлено, что проводящее состояние достигается только тогда,, когда все присутствующие в стекле положительно и отрицательно заряженные ловушки заполняются носителями заряда, возбужденными приложенным электрическим нолем. При этом время жизни инжектированных носителей резко возрастает. Если до заполнения ловушек оно было много меньше времени, за которое носители успевают пересечь всю толщину пленки, то после заполнения ловушек оно становится больше этого времени. Это приводит к увеличению тока и уменьшению напряжения, т. е. наступает проводящее состояние. [c.371]

На участке / уменьшение р . вызывается увеличением концентрации носителей заряда за счет ионизации ловушек. Этот участок называется областью примесной электропроводности. На участке 2, где все ловушки ионизированы, увеличение сопротивления обусловливается торможением носителей заряда при их взаимодействии с совершающими тепловые колебания частицами, из которых построен диэлектрик. Наконец, на участке 3 энергия, которую получает диэлектрик при нагреве, достаточна для ионизации собственных частиц. Поэтому концентрация носителей заряда снова начинает расти, теперь уже с большей скоростью, и сопротивление снова начинает уменьшаться. [c.145]

Часть из образовавшихся в процессе ионизации электронов захватывается ловушками и не участвует в процессе электропроводности. Если температура диэлектрика в процессе облучения повышается, то происходит ионизация ловушек, захваченные электроны освобождаются, концентрация носителей заряда возрастает и радиационная проводимость увеличивается. Ее рост описывается формулой [c.147]

Ловушки захвата. Кроме рекомбинационных ловушек, в запрещенной зоне полупроводника существуют уровни, которые могут захватывать только один какой-либо тип носителей. Такие уровни называют ловушками захвата. Носитель заряда, находящийся на таком уровне, через некоторое время освобождается и снова участвует в электропроводности. Этот процесс может повторяться. Ловушки захвата обычно расположены вблизи границ запрещенной зоны (рис. 8-10). [c.250]

Следует отметить, что у электрона, находящегося на локальном уровне, есть возможность снова перейти в зону проводимости. Дефект, способный захватывать свободные носители заряда одного знака с последующим их освобождением, называют ловушкой захвата. При наличии занятых электронами локальных уровней электроны с этих уровней могут перейти в валентную зону (переход /, рис. 8.3, в), а электроны из зоны проводимости на локальные уровни (переход 2). В этом случае, так же как в предыдущем, в результате переходов 1 и 2 исчезает пара свободных носителей — электрон и дырка. [c.62]

Ток абсорбции связан с поглощением носителей заряда объемом диэлектрика часть носителей встречает на своем пути ловушки захвата — дефекты решетки, захватывающие и удерживающие носители. Со временем, когда все ловушки заполняются носителями, ток абсорбции прекращается и остается только не изменяющийся во времени сквозной ток /(-кв, который обусловлен прохождением носителей заряда от одного электрода до другого и равен сумме объемного и поверхностного сквозных токов [c.123]

С течением времени заряд электрета изменяется (рис. 26.2). Это связано с разрушением остаточной поляризации, освобождением носителей заряда, захваченных ловушками, нейтрализацией объемных зарядов за счет электропроводности диэлектрика. Стабильная составляющая заряда электрета связана с носителями, закрепленными на наиболее глубоких ловушках, и наблюдается в материалах с очень высоким удельным сопротивлением, где постоянная времени разряда X = боб р составляет многие годы, [c.269]

Если в объеме полупроводника отсутствует захват неравновесных носителей заряда на ловушки ("прилипание"), то из электронейтральности объема следует, что Дло = Д/ о и поэтому уровни инжекции по электронам и дыркам взаимосвязаны [c.30]

Кулоновские отталкивающие центры, наоборот, имеют сечения захвата на 2 3 порядка меньшие, чем нейтральные ловушки, так как короткодействующие притягивающие си ты "заблокированы" потенциальным барьером дальнодействующих кулоновских сил. Этот барьер может быть преодолен либо туннелированием, либо за счет термической активации вероятность прохождения барьера обычно составляет 10" -10 -. Если свободный носитель заряда имеет по каким-либо причинам энергию больше средней тепловой (например, в результате разогрева во внешнем электрическом поле), то его сечение захвата на отталкивающий центр может возрасти. [c.89]

Гомозаряды преобладают у неорганических (керамических) материалов и органических неполярных диэлектриков, гетерозаряды— у органических полярных диэлектриков. Время жизни электретов может достигать в нормальных условиях нескольких лет, но быстро уменьшается с повышением температуры и влажности за счет освобождения и нейтрализации носителей заряда, захваченных ловушками. [c.246]

При наличии в образце т. н. ловушек (см. Захват носителей заряда) с концентрацией, превышающей концентрацию осн. носителей, инжектированные носители сначала почти все захватываются ловушками и концентрация носителей в образце практически не увеличивается. Это приводит к удлинению первого оми-iHG Koro участка вольт-амперной характеристики (ВАХ) и резкому скачку в конце его (заполнсппе всех ловушек), за к-рым следует квадратичный участок ВАХ. [c.148]

Деградация ниь-роэлектроявых устройств. С термоди-намич. точки зрения ИС — неравновесная система, закрытая для массообмена со средой, но открытая энергетически в процессе своего функционирования (см. Открытая система). Энергетич, обмен со средой ускоряет процесс релаксации системы к равновесному состоянию. Этот процесс наз, деградацией. Многообразие механизмов деградации породило новую область М., исследующую надёжность микроэлектронных устройств. Осн. особенность механизмов деградации в М. состоит в том, что они протекают при высоких плотностях тока (св. 10 А/см ), высоких напряжённостях электрич. поля (св. 10 В/см) и поверхностных плотностях мощности (10 Вт/см ). В таких условиях становятся неустойчивыми не только распределения тока и поля, но и атомная структура кристалла. Нек-рые механизмы деградации могут быть использованы, напр. разрушение или перестройка внутрисхемных связей и переброс пакетов носителей зарядов в глубокие ловушки. [c.154]

СпектрОметрнческпе полупроводниковые детекторы. Энергетич. разрешение П. д. определяется статистич. флуктуациями а числе носителей заряда 5.v потерями в собранном заряде за счёт рекомбинации носителей заряда, захвата их ловушками при движении к электродам 6< р, флуктуациями в потерях энергии во входном окне П. д. шумами электронных устройств 6, и шумами темнового тока б,. Полное разрешение П. д. но энергии равно [c.49]

Остаточная поляризация может быть получена также в кристаллич. веществе за счёт ориентации в поле т, н. квазидиполей (две вакансии противоположного знака, примесный нон—вакансия и т. п.) или за счёт скопления носителей заряда вблизи электродов. При изготовлении Э. в диэлектрик могут переходить носители заряда из электродов или межэлектродного промежутка. Носители могут быть созданы и искусственно, напр, облучением электронным пучком. Существуют др. гипотезы о природе электретного эффекта, учитывающее, напр., захват носителей заряда на ловушки и взаимодействие между остаточной поляризацией и свободными носителями. [c.508]

Изображения можно записывать, как проецируя изображение на кристалл, так и сканируя сфокусированным световым пучком, модулированным по интенсивности. Запись изображений проводят синим светом с —420 нм, а считывание —красным с А,=630 нм. При экспонировании кристалла в засвеченных участках происходит генерация носителей заряда, которые дрейфуют, к электродам под действием приложенного электрического поля, и попадая в диэлектрик, захватываются ловушками. В результате электрическое поле на засвеченных участках внутри кристалла из-за компенсац ш зарядов на электродах зарядами на ловушках оказывается много меньше поля на незасвеченных участках, где компенсации зарядов не происходит. После экспонирования напряжение снимается, а электроды закорачиваются. При этом поле внутри кристалла в незасвеченных участках становится равным нулю, а в засвеченных участках приобретает значение, соответствующее связанному на ловушках заряду, т. е. пропорционально локальной освещенности данного участка кристалла. [c.150]

Как при монополярной, так и при биполярной инжекции носители заряда оказываются неравновесными и нарушают электронейтральность кристалла (равновесные носители, например тепловые, генерируются парами и нейтральность не нарушают). Вследствие нарушения электронейтральности в диэлектрике образуется пространственный (объемный) заряд, который частично захватывается дефектами-ловушками. В условиях существования пространственного заряда зависимость плотности тока от напряженности поля становится нелинейной (закон Ома нарушается). [c.47]

На рис. 2.2 приведена вольт-амперная характеристика диэлектрика, в котором отсутствуют ловушки для электронов (дырок) и кроме ТОПЗ имеет место ток, обусловленный равновесными носителями заряда. Зависимость j U) = [c.48]

В диэлектрике с дефектами-ловушками вольт-амперная характеристика отличается от рассмотренного выше идеализированного случая. Как видно из рис. 2.3,0, кроме описанных ранее участков / и 2 (с линейной для равновесных и квадратичной для неравновесных носителей электропроводностью) отмечается также участок 3 ступенчатого возрастания тока при напряжении [Уг. Затем на участке 4 зависимость j U) снова становится квадратичной. Экстраполяция участка 4 на малые напряжения (участок 2 ) свидете.аьствует об увеличении подвижности носителей заряда выше напряжения Пг- [c.48]

При низких уровнях инжекции (участок 2) эффективная дрейфовая подвижность электронов (дырок) понижена вследствие того, что в окрестности структурных дефектов пропс.ходят. микропроцессы захвата н освобождения электронов ловушками ( прилипание ). Это торможение на ловушках снижает подвижность носителей заряда и уровень ТОПЗ по сравнению с бездефектными кристаллами. При напряжении U>U2 все ловушки оказываются заполненными и ток ступенчато повышается (участок 3) за счет тех инжектируемых носителей заряда, которые не тормозятся на ловушках. Поэтому по величине опреде- [c.48]

Остаточная поляризация может быть получена практически в любом твердом диэлектрике, поскольку термоактивируемые носители заряда в присутствии поляризующего поля захватываются ловушками — дефектами структуры. Нагревая затем термополяризованный диэлектрик, можно по току деполяризации определить энергетическую структуру и концентрацию дефектов в кристаллах и поликристаллах (см. 2.2). [c.163]

Фотоэлектреты представляют собой диэлектрики с высокой фоточувствительностью, но малой темновой проводимостью а< <10 См/м). Формирование электрического заряда в таких электретах зависит как от электрического поля, так и от освещенности. На освещенных участках фоточувствительного диэлектрика носители заряда освобождаются вследствие фотоэффекта и затем дрейфуют в диэлектрике, распределяясь в нем в соответствии с освещенными и теневыми областями (оседая на ловушках и образуя гомозаряд). В результате после выключения электрического поля и света вблизи поверхности диэлектрика-фотоэлектре-та остается электрическое изображение, которое можно либо считывать электронным лучом, либо проявить осаждением красящего порошка, частицы которого притягиваются к заряженным областям фотоэлектрета электростатическими силами. Фотоэлек-третное изображение может быть ликвидировано ( стерто ) сильным электрическим полем или сплошной засветкой фоточувствительного диэлектрического слоя. [c.163]

Работа полупроводникового люминофора происходит следующим образом. Внешний источник, сообщая атому энергию W > AW, переводит электрон из валентной зоны в зону проводимости ), откуда часть электронов переходит на уровень ловушки (2), где может находиться длительное время. Далее возможна рекомбинация — воссоединение захваченного электрона с дыркой (5) — или возвращение электрона под действием теплового движения в зону проводимости [4) с переходом (5) в валентную зону. Переходы 3 и 5 сопровождаются излучением кванта света hf. В некоторых полупроводниках люминесценция обусловлена межпримесной рекомбинацией — переходом электрона от донора к акцептору. В электролюминофорах излучение происходит в результате рекомбинации носителей заряда при инжекции электронов из п- в р-область. [c.254]

Фотоэлектреты получают воздействием света на диэлектрик, помещенный в электрическое поле. Под действием света в диэлектрике возникает фотопроводимость. Освобождаемые светом носители зарядов смещаются внешним электрическим полем и некоторые из них застревают на ловушках. После выключения света носители разноименных зарядов оказываются замороженными у противоположных сторон диэлектрика, который становится электретом (рис. 26.1, б). Таким образом, если в терлюэлектретах перераспределение зарядов стимулируется повышенной температурой, то в фотоэлектретах — освещением. [c.268]

Интенсивность Р. л. определяется произведением концентраций и j рекомбинирующих партнеров. Поэтому для нее характерен быстрый начальный спад яркости после прекращения возбуждения, переходящий в медленно затухающее слабое послесвечение, продолжающееся иногда в течение многих часов. В простейшем случае, когда i = с , и все акты рекомбинации приводят к иснусканшо света, спад яркости описывается ф-лой I = / /(I + at) , где 1ц — яркость в момент прекращения возбуждения, i — время и я — постоянная, зависящая от природы спстемы и от интенсивности возбуждения (с ростом интенсивности а возрастает). Если же с , как, напр., при рекомбинации неосновных носителей заряда в полупроводнике, то затухание идет по закону I Iц ехр (—г/т), где т — время жизни неосновных носителей. Однако в реальных системах такие простые законы наблюдаются редко пз-за различных осложняющих обстоятельств, хотя общий характер затухания большей частью сохраняется. Так, в полупроводниках суш,е-ствуют разного рода ловушки, на к-рых электроны и дырки могут задерживаться весьма длительное время. Это приводит к задержке затухания и к зависимости скорости затухания от темп-ры, поскольку для освобо- кдения зарядов из ловушек требуется энергия активации. Кроме того, если, включив возбуждение, начать нагревать кристаллофосфор, то освобождение электронов из ловушек может настолько ускориться, что яркость Р. л. будет в течение нек-рого времени возрастать (т е р м о в ы с в е ч и в а н и е см. Высвечивание люмшюфоров). С другой стороны,. эти ловушки сами могут служить центрами рекомбинаций, причем нек-рые из них могут и но испускать при [c.405]

Кулоновские притягивающие центры (в частности, заряженные доноры — для электронов, либо заряженные акцепторы — для дырок) характеризуются на 2 3 порядка большими сечениями захвата, чем нейтральные ловушки, поскольку дальнодействуюший ку-лоновский потенциал создает дополнительную затягивающую "воронку" для свободных носителей заряда. Типичные величины сечений захвата для притягивающих центров 10 - см . [c.89]

Для уменьшения вос и /рас необходимо обеспечить малое время рекомбинации дырок в базе диода. Это достигается внесением в диод примеси золота, создающего ловушки для носителей заряда. Лучшие диоды для выпрямления трапецеидального напряжения на частотах до 100 кГц при Тф 0,2 мкс, типа 2Д212 и 2Д213 имеют 4ос - 170 — 300 НС. [c.46]

В гл. 1 был рассмотрен / -я-переход, в области объемного заряда которого не происходит ни генерации носителей заряда, ни их рекомбинации. Рекомбинационно-ге-нерационные процессы рассматривались только в базовой области вентиля. При этом предполагалось, что тепловая генерация носителей заряда происходит за счет непосредственного перехода электрона из валентных связей в свободное состояние, а рекомбинация — за счет возвращения электрона в валентные связи. Как уже говорилось, рекомбинационно-генерационные процессы могут осуществляться с помощью примесных атомов. Возбужденный электрон в таком случае переходит сначала из валентной связи на такой атом, а затем с этого атома в свободное состояние. Аналогичным образом происходит рекомбинация. Такие рекомбинационно-генерационные центры называются центрами захвата или ловушками . В кристалле полупроводника может быть несколько типов таких центров, соответствующих различным энергиям ионизации. Для упрощения рассмотрим идеализо-ванную модель р- -нерехода, в котором имеются центры захвата только одного типа, лежащие на одном энергетическом уровне. Такие центры могут захватывать электроны из валентных связей, что приводит к появлению дырки, и отдавать обратно захваченные электроны, что приводит к исчезновению дырки. Захваченные электроны могут переходить в свободное состояние, что приводит к появлению свободного электрона, и свободные электроны могут возвращаться в центр захвата, т. е. происходит исчезновение свободного электрона. В базовой области вентиля, где нет электрического поля, все четыре процесса находятся в состоянии термодинамического равновесия. Количество электронов и дырок в свободном со- [c.47]

Рис. 10.7. Токи, ограниченные пространственным зарядом а — МДМ-структура с d>L, к которой приложено внешнее смещение V б —ВАХ МДМ-структуры для ндеального> (безловушечного) диэлектрика (непрерывная прямая) штриховой линией показан омический участок ВАХ, обусловленный существованием в диэлектрике свободных носителей ( неидеальный диэлектрик) а —ВАХ структуры о диэлектриком, содержащем в запрещенной зоне ловушки

Перемещенные в силу рассмотренных причин носители захватьюаются на глубокие ловушки, в результате чего формируется неравновесный пространственный заряд. Наиболее популярная теоретическая модель фоторефракции [И] представляет кристалл в виде компенсированного полупроводника. Считается, что донорные центры, с которых происходит фотовозбуждение носителей, заполнены лишь частично. При этом ионизированные доноры с концентрацией No служат центрами захвата. Постулируется присутствие в образце также акцепторных центров с концентрацией ТУд = N . Эти центры полностью заполнены электронами, и в фотопереходах они участия не принимают (рис. 2.1). [c.46]

Работа модулятора ПРОМ строится по циклам. Цикл состоит из этапов записи изображения, считывания и стирания. Для записи на электрод модулятора подается напряжение 1—2 кВ. Записываемое изображение проектируется на модулятор синим или фиолетовым светом (X = 400- 470 нм), который обеспечивает возникновение фотопроводимости в кристалле BSO. Так как эквивалентная электрическая емкость кристаллической пластины в несколько десятков раз меньше емкости слоев диэлектрика, первоначально практически все приложенное к электродам напряжение падает на кристалле. В освещенных участках кристалла генерируются свободные носители электрического заряда, которые дрейфуют во внешнем электрическом поле и захватываются на ловушки как в объеме кристалла, так и на его поверхности. В результате в кристалле создается неоднородное распределение электрического заряда, которое соответствует распределению интенсивности записывающего света. Процесс формирования фотоиндуцированного заряда в кристаллах типа BSO при продольном внешнем электрическом поле рассмотрен в разделе 7.1. [c.163]

Резкие изменения — скачки проводимости в зависимости от изменяющейся напряженности электрического поля — могут наблюдаться не только в области фазовых переходов или при электрическом пробое, но и при инжекции электронов и дырок в диэлектрик. Процессы инжекции происходят в сравнительно сильных электрических полях и приводят к различным неравновесным явлениям, наиболее важные из которых обусловлены током, ограниченным пространственным зарядом (ТОПЗ). Избыточные электроны или дырки, введенные в кристалл при инжекции из электродов, позволяют получить важную информацию о концентрации и структуре дефектов в диэлектриках и широкозонных полупроводниках. Миогие структурные дефекты в кристаллах оказываются своеобразными ловушками , которые захватывают инжектированные носители за- [c.46]

На рис. 27.3 представлена энергетическая схема применяемой модели. В схеме приняты следующие обозначения О — дно зоны проводимости в—край валентной зоны ОРизл— поток носителей, забрасываемых излучением из валентной зоны в зону проводимости (G — радиационный выход электронов, на 100 эВ обычно G = 0,05- 0,2 Ризл — мощность ИИ) п — концентрация свободных носителей (электронов) в зоне проводимости т — концентрация занятых ловушек, а также стабилизированных зарядов (дырок) в валентной зоне М-—концентрация электроноакцепторных ловушек (ловушками могут быть свободные радикалы, структурные дефекты, например, в виде механически напряженных областей с деформированными химическими связями и полостей) k mn — поток рекомбинированных носителей (йр — константа рекомбинации). [c.321]

Даже когда ПЗС-структура работает при достаточном размахе тактовых импульсов и имеет хорошие профили распределения потенциала в области между затворами, обеспечивающими полный перенос свободных зарядов, остается дополнительный источник потерь заряда, возникающий вследствие захвата на ловушки. Источником таких ловушек являются химические загрязнения и структурные дефекты кристалла. Захват носителей на такие состояния обычно происходит за времена в пределах наносекунд, но освобождаются они за времена, зависящие от типа ловушки. По сравнению с кремнием, где обычными являются концентрации ловушек менее 10 см плотности ловушек в GaAs и других смешанных полупроводниках обычно составляют по меньшей мере в 100 и более раз большие величины. Но, несмотря на это, сообщалось о создании ПЗС-структур на GaAs с эффективностью переноса, приближающейся к кремниевым устройствам [26]. Одна из причин может состоять в том, что скорость освобождения заряда или время эмиссии из ловушки изменяются в очень широких пределах и, следовательно, различные ловушки будут обладать различными степенями влияния на характеристики устройства. Например, [c.89]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...