Зоны рекомбинации

Иллюстрацией второго примера служит рис. 2.5, б. Граница субзерна вновь образована краевыми дислокациями, однако эти дислокации принадлежат системе скольжения, некомпланарной системе, в которой действуют источники Р к Р - (дислокации леса). Эти источники испускают краевые дислокации 3 и 4 противоположных знаков, которые, встречаясь с дислокациями, составляющими границы субзерен, обычно взаимодействуют с ними, вследствие чего возникают зоны рекомбинации. Дислокации 3 и 4 образуют диполь. Если расстояние между ними обозначить то напряжение, действующее на дислокации (в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения) и вызванное притяжением между ними, можно определить выражением [c.39]

Перетяжки см. Зоны рекомбинации [c.297]

Рекомбинация электронно-дырочных пар за счет оже-процессов (при этом к решетке энергия не переходит наиболее характерен этот процесс для достаточно плотной плазмы, когда его скорость такова, что он может идти одновременно со стадиями 2 и 3, - см. ниже) и процессов меж-зонной рекомбинации (электронно-дырочной аннигиляции при этом к решетке переходит часть энергии аннигиляции, которая не излучается в виде люминесценции). [c.144]

Скорость прямой зона — зонной рекомбинации пропорциональна концентрациям электронов и дырок, т. е. [c.222]

При плазменном напылении наиболее важными параметрами, которые влияют на степень расплавления данного порошка и количество расплавленных частиц, являются время пребывания в плазме и количество частиц порошка, проходящих через зоны рекомбинации ионов. Зоны рекомбинации ионов в дуге представляют собой коаксиальные цилиндрические объемы с очень [c.303]

Если электрону в валентной зоне сообщить энергию, превышающую ширину запрещенной зоны, то он, покидая валентную зону, перейдет в зону проводимости (рис, 16.4, /), При движении по зоне проводимости электрон, потеряв часть своей энергии, опускается к ее дну (рис. 16.4, 2), а в дальнейшем переходит на локальный уровень активатора (рис, 16.4, < ). При уходе электрона из валентной зоны возникает дырка, которая ведет себя подобно положительному заряду. Дырка, двигаясь по валентной зоне, рекомбинирует (рис. 16.4, 4) с электроном, попавшим на уровень активатора из зоны проводимости. Выделенная энергия при рекомбинации электрона и дырки возбуждает ион активатора, являющийся центром высвечивания. Поскольку движение электрона в зоне проводимости происходит с большой скоростью, то процесс люминесценции в данном случае является весьма кратковременным. [c.362]

Одновременно с процессом образования свободных носителей генерацией) идет процесс их исчезновения рекомбинации). Часть электронов возвращается из зоны проводимости в валентную зону и заполняет разорванные связи (дырки). При данной температуре за счет действия двух конкурирующих процессов генерации и рекомбинации в полупроводнике устанавливается некоторая равновесная концентрация носителей заряда. Так, например, при комнатной температуре концентрация свободных электронов и дырок составляет в кремнии примерно 10 ° см 3, в германии приблизительно Ю з см-з. [c.242]

Межзонное рекомбинационное излучение. Выше отмечалось, что поглощение света полупроводником может привести к образованию электрона в зоне проводимости и дырки в валентной зоне. Если межзонный переход является прямым, то волновые векторы этих носителей заряда одинаковы к —к. Образовавшиеся свободные носители заряда участвуют в процессах рассеяния, в результате чего за время релаксации —10 с) электрон опускается на дно зоны проводимости, а дырка поднимается к потолку валентной зоны. При их рекомбинации генерируется фотон, т. е. возникает излучение света. Переходы электронов из зоны проводимости в валентную зону могут быть прямыми и непрямыми (так же как переходы при поглощении света). Прямой излуча-тельный переход изображен на рис. 9.7. [c.314]

В полупроводниках со сложным строением энергетических зон возможны непрямые переходы электронов из зоны проводимости в валентную зону, сопровождающиеся излучением фотона. В этом случае рекомбинация свободного электрона и дырки идет с участием фонона, что обеспечивает сохранение квазиимпульса. Наиболее вероятно излучение фонона. Если в полупроводнике протекают как прямые, так и непрямые процессы межзонной рекомбинации, то в спектре излучения наблюдается две полосы люминесценции. [c.315]

Рекомбинация через локализованные центры. В запрещенной зоне реальных пол) проводников имеется большое количество локализованных состояний, связанных с атомами примесей, дефектами структуры, нарушением периодичности структуры на поверхности и т. д. Эти локализованные состояния играют важную роль в процессах люминесценции. [c.315]

Нас, естественно, будет интересовать только излучательная рекомбинация, которая в полупроводнике может происходить в результате межзонных переходов (стрелка 1 на рис. 35.22) и переходов из зоны на примесный уровень (стрелка 2) или через оба примесных уровня (стрелка 3). [c.296]

Е АЕ). Нижний экситон-иый уровень (tt=l) расположен на расстоянии (по шкале энергии) ( / = от дна зоны проводимости. Величина [Ell есть энергия, которую надо затратить, чтобы разделить находящийся в основном состоянии экситон на электрон проводимости и дырку. При 8д=5 и 1 = =0,5 пг (т — электронная масса) получаем j il 0,25 эВ. При рекомбинации такого экситона освобождается энергия, равная АЕ— Ei. [c.152]

На рис. 7.11, а показан характерный процесс рекомбинации через примесный уровень. Здесь 1 — дно зоны проводимости, [c.175]

Рис. 70. Зонная схема рекомбинационного свечения кристаллофосфоров а —уровни активатора л — ловушки О — дырки —электроны 1 и 2 — возбуждение через центры свечения 3 и 4—возбуждение через валентную зону 1 я 3 — непосредственная рекомбинация после возбуждения 2 и 4—рекомбинация после освобождения электронов из ловушек

Температурное тушение свечения кристаллофосфоров связано не только с действием нагревания на светящийся центр, но и с возникновением нового процесса — заполнением возбужденных центров, потерявших электрон, электронами, поднимающимися из валентной зоны под воздействием тепловой энергии. Нейтрализованные таким путем возбужденные центры свечения не могут уже служить местом последующей рекомбинации. Образовавшиеся вследствие ухода электронов дырки, перемещаясь по валентной зоне, встречаются с центрами тушения (особыми местами решетки, не способными давать люминесценцию) и локализуются на них. Для устойчивой локализации необходимо, чтобы уровни центров тушения были расположены над валентной зоной значительно выше, чем уровни центров свечения. При таком положении уровней тушения электроны из валентной зоны не смогут подняться к локализовавшимся дыркам тепловым путем. Дырки рекомбинируют с электронами из полосы проводимости. Однако рекомбинация около центра тушения не дает свечения. [c.187]

Рекомбинация. Электроны в зоне проводимости полупроводника находятся в возбужденном состоянии и, следовательно, имеют конечное время жизни. При встрече они аннигилируют с дырками. Однако вероятность такой рекомбинации очень мала, потому что и электроны, и дырки движутся с большими скоростями и вероятность их нахождения в одном и том же месте пространства в один и тот же момент времени ничтожна. Поэтому главный путь рекомбинации осуществляется посредством захвата электронов (или дырок) примесными атомами. Захваченный электрон (или дырка) удерживается около примесного атома до тех пор, пока не аннигилирует с пролетающей мимо дыркой (или электроном). Этот механизм значительно более эффективен, чем прямая рекомбинация. Тем не менее вероятность рекомбинации посредством захвата также не очень велика и обычно обеспечивает сравнительно большую продолжительность жизни соответствующих носителей. В германии и кремнии продолжительность жизни носителей до рекомбинации имеет порядок 10" с. [c.355]

Без учета рекомбинации при освещении полупроводника прямоугольным импульсом света, генерирующим в единице объема за единицу времени в зону проводимости. V электронов, [c.70]

После окончания освещения образца электроны переходят на более низкие энергетические уровни — примесные или в валентную зону. При непрерывном освещении полупроводника устанавливается динамическое равновесие между образующимися дополнительными (неравновесными) носителями и уходящими на нижние уровни, т. е. устанавливается динамическое равновесие между процессами генерации носителей заряда и рекомбинацией их. [c.276]

В полупроводниках возбужденные электроны могут переходить из заполненных состояний валентной зоны в первоначально пустые состояния зоны проводимости с образованием дырок. Этот процесс, рассматриваемый как образование пар электрон — дырка, создает неравновесные состояния, исчезающие при рекомбинации избыточных дырок и электронов. [c.284]

Большинство избыточных нар электрон — дырка рекомбинирует на дефектах кристаллической решетки. Эти дефекты, как указывалось выше, являются центрами рекомбинации и связаны с различными энергетическими уровнями внутри запрещенной зоны. Время, необходимое для того, чтобы избыток носителей пришел в равновесное состояние посредством рекомбинации, является временем жизни неравновесных носителей, которое зависит прежде всего от сечения рекомбинации и плотности центров рекомбинации. [c.284]

Эти дефекты рассматриваются как центры рекомбинации и связываются с различными энергетическими уровнями внутри запрещенной зоны. [c.311]

Энергетические уровни, которые обычно располагаются вблизи центра запрещенной зоны, обеспечивают промежуточный этап в двухступенчатом процессе рекомбинации. Иногда оказывается, что для одного из этапов этого процесса вероятность перехода очень мала. Тогда центр называется ловушкой, так как захватывает носители какого-либо типа и поддерживает неравновесное состояние. [c.311]

Ширина запрещенной зоны Eg для полупроводников, используемых в фотоэлектрических преобразователях, показана иа рис. 5.8, из которого видно, что она слабо зависит от температуры. С другой стороны, как видно из рисунка, зависимость КПД фотоэлектрического преобразования энергии от температуры весьма сильна. Видно также, что запрещенные зоны для всех фотоэлектрических полупроводников лежат в видимой части спектра. Под воздействием солнечного излучения в них появляются свободные электроны. На месте, откуда ушел свободный электрон, остается положительно заряженный ион или, как принято говорить, дырка- . Будет протекать и обратный процесс — рекомбинация дырок и электронов. За счет рекомбинации количество фотоэлектронов, создающих ток во внещней цепи, будет уменьшаться. [c.97]

Глубокие примесные уровни. Некоторые примеси создают в полупроводниках примесные уровни, расположенные далеко от границ энергетических зон. Такие уровни называются глубокими. В кремнии и германии подобные уровни создают атомы золота, меди, марганца, железа и др. Эти уровни играют большую роль в протекании процессов рекомбинации неравновесных носителей заряда. [c.159]

Понятие о неравновесных носителях. При температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике происходит тепловое возбуждение генерация) свободных носителей заряда. Если бы этот процесс был единственным, то концентрация носителей непрерывно возрастала бы с течением времени. Однако вместе с процессом генерации возникает процесс рекомбинации электроны, перешедшие в зону проводимости или на акцепторные уровни, вновь возвращаются в валентную зону или на донорные уровни, что приводит к уменьшению концентрации свободных носителей заряда. Динамическое равновесие между этими процессами при любой температуре приводит к установлению равновесной концентрации носителей, описываемой формулами (6.7) и (6.8). Такие носители называются равновесными. [c.171]

Межзонная рекомбинация. В условиях теплового равновесия скорость ыежт зонной рекомбинации пропорциональна концетрации электронов и дырок Ро и должна быть равна скорости генерации [c.174]

Рекомбинация. Время жизни носителей определяется рекомбинац. процессами, в результате к-рых исчезают электронно-дырочные пары, т. е. электроны возвращаются из зоны проводимости в валентную зону. Рекомбинация неравновесных носителей может сопровождаться излучением квантов света (люминесценция). [c.42]

Таким образом, анализ Гиттуса позволяет сделать вывод, что скорость ползучести зависит от напряжения в третьей степени Предположение s А кажется вполне логичным, поскольку можно ожидать, что скользящая дислокация при встрече с соседними сегментами сетки будет остановлена образованием зон рекомбинации в результате дислокационных реакций. Этим были объяснены [ 203] высокие значения коэффициента деформационного упрочнения, обычно определяемого методом, описанным в разд. 7.5. Независимость А от сг [уравнение (-9,30)], очевидно, является следствием предположения s=iA. Эта независимость часто наблюдалась экспериментально. Однако, предполагая, что средний путь скольжения s не зависит от среднего размера ячейки (т. е. от приложенного напряжения), Лангеборг [52] пришел к соотношению [c.116]

Если граница является чисто наклонной или границей чистого кручения, то в процессе ползучести обычно происходит реакция между вступающими в границу решеточными дислокациями и граничными дислокациями (рис. 14.10). При реак1р1ях решеточных дислокаций с чисто винтовыми граничными дислокациями возникают зоны рекомбинации (перетяжки), векторы Бюргерса которых не лежат в плоскости границы. Такие зоны рекомбинации могут перемещаться в плоскости границы только комбинируя скольжение и переползание. [c.216]

РИС. 14.10. реакции решеточных дислокаций 1 и 2, вступающих в границу кручения, с граничными дислокациями одной системы с образованием зон рекомбинации А, вектор Бюргерса которых не лежит в плоскости границы [збб1. [c.217]

Вторая группа "структурных" моделей проскальзывания может быть представлена моделью Гейтса [3661. Анализ Гейтса относится к большеугловой границе кручения, т. е. границе, которая содержит две системы винтовых граничных дислокаций (взаимно перпендикулярные в случае кубических кристаллов), По такой границе проскальзывашя могут происходить консервативным движением граничных дислокаций, однако, вероятно, только при напряжениях, соответствующих экспериментам с торсионным маятником, когда проскальзывание аккомодируется упругой деформацией зерен, к которым оно направлено (рис. 14.5, зерно 1). Одаако как только проскальзывание аккомодировано дислокационным скольжением в зерне, обычно нужно ожидать реакций между граничными дислокациями и решеточными дислокациями, которые время от времени вступают в границу. Результат таких реакций для случая границы чистого кручения уже показЕШ на рис. 14.10. Зоны рекомбинации, образовавшиеся в результате реакций в плоскости границы, могут перемещаться толь ко комбинируя скольжение с переползанием. [c.220]

РИС. 14.12. Иллюстрация модели проскальзывания по границам зерен [366]. в) Частично скрученная граница. Граница чистого кручения повернута вокруг оси В-в параллельной одной из систем винтовых дислокаций Решеточная дислока1ф1я Е-ё вступила в границу и про взаимодействовала с граничными дислокациями, параллельными оси В В, с образованием зон рекомбинации Р. Векторы Бюргерса показаны стрелками, б) Обычная частично скрученная граница. В отличие от границы (а) ось В-В заменена осью, аппроксимированной составным отрезком С-С-С-С-С (т. е. граница ступенчатая). [c.221]

Потери, обусловленные механизмом самопоглощения, не могут быть так легко определены количественно. Это предел, обратный процессу излучательной зона — зонной рекомбинации. Внутри полупроводника излучение с энергией фотона больше ширины запрещенной зоны (hf > Sg) может взаимодействовать с электроном валентной зоны и возбудить его в зону проводимости. При этом образуется электрон-дырочная пара, а фотон поглощается. Этот процесс лежит в основе работы полупроводниковых детекторов, поэтому будет подробно рассматриваться в гл. 12. Здесь же только отметим, что появляющийся при зона — зонной рекомбинации фотон имеет энергию, достаточную для самопоглощения. Поэтому расстояние между областью генерации и излучающей поверхностью должно быть по возможности сокращено. При этом появляется опасность, что поверхность с ее высокой концентрацией ловушечных уровней может оказаться в пределах одной-двух диффузионных длин от перехода, что вызовет изменение безызлуча-тельного времени жизни и снижение внутренней квантовой эффективности. Ясно, что необходимо принимать компромиссное решение. [c.226]

Возможна и рекомбинация через локальный уровень, лежащцр вблизи дна зоны проводимости (рис. 16.4, 5—8, 9). В этом случае электрон со дна зоны проводимости захватывается так называемыми ловушками — локальными уровнями (рис. 16.4, 6), иногда называемыми также уровнями прилипания. Если эти уровни лежат неглубоко от дна зоны проводимости, то под действием тепловой энергии электрон может быть переброшен обратно в зону проводимости (рис. 16.4, 7). В дальнейшем электрон, так же как и в первом случае, опускаясь на уровень активатора, рекомбинирует с образовавшейся дыркой в валентной зоне. Возбужденный ион активатора за счет получения энергии рекомбинации становится центром высвечивания. Ввиду задержки электрона на локальных уровнях такое свечение бывает продолжительным. Его длительность определяется также глубиной локальных уровней. Если локальный уровень лежит так далеко от дна зоны проводимости, что тепловая энергия при данной температуре кристалла недостаточна для возвращения электрона обратно в зону проводимости, то он может быть пленен на этом уровне до сообш,ения ему нужной энергии другим способом, скажем облучением. Электрон из этого пленения можно освободить также путем дальнейшего нагревания кристалла. Подобное свечение называется термовысвечиванием. [c.363]

Перемещаясь по кристаллу, электроны проводимости, 1ырки и экситоны тем самым переносят по нему энергию возбуждения. Рассмотрим переходы, связанные с высвечиванием этой энергии (в виде фотона люминесцентного излучения). Во-первых, это может быть междузонный переход 8 (рис. 8.2). Во-вторых, это может быть переход, связанный с рекомбинацией электрона и дырки, образующих экситон,—переход 9. Рекомбинация экситона происходит, например, при его столкновении с п-римесным центром. Наконец, это может быть переход //, происходящий в каком-либо примесном ионе-активаторе он сопровождается безызлучательиыми переходами 10 и 12. Все три рассмотренных процесса высвечивания связаны с одновременным уничтожением электрона в зоне проводимости и дырки в валентной зоне иными словами, все они связаны с электронно-дырочной рекомбинацией. В связи с этим используют термин рекомбинационная люминесценция. [c.190]

Электроны и дырки, обр.ззовасшиеся б результате термогекерации, совершают хаотическое движение в полупроводниковом кристалле в течение некоторого времени, называемого временем жизни, после чего свободный электрон заполняет незаполненную связь, становится связанным, при этом исчезает пара носителей заряда - свободный электрон и дырка. Этот процесс называется рекомбинацией. На энергетической диаграмме (рис. 3.4) генерация электроннодырочной пары отображена-переходом 1, рекомбинация - переходом 2. Таким образом, при температуре ТфО К в свободной зоне оказывается некоторое количество электронов, частично заполняющих ее. [c.49]

Локальные уровни, (ловушки) способны захватывать и отдавать электроны или дырки. Если локальный уровень расположен вблизи зоны проводимости, то его можно считать ловушкой электронов, уровень вблизи валентной зоны можно рассматривать как ловушку дырок. Активаторы чаще всего создают локальные уровни (ловушки), расположенные на такой глубине (от края зоны проводимости), что переход с них электронов в зону проводимости затруднен, а возможен лишь их захват. Ловушки этого вида будут центрами люминесценции, так как наиболее часто здесь осуществляется люминесцентное излучение, вследствие рекомбинации электрона с дыркой. Электроны, переброшенные, например, под воздействием квантов света в зону проводимости, обладают большими скоростями порядка 10 " см1сек и поэтому попав туда, они быстро распределяются по.так называемым уровням локализации электронов (переходы 2 3 2 3, 2 4 (рис. 14.6). Электрон находится в такой ловушке, имея колебательное состояние, но он не может перейти в зону проводимости, пока не получит дополнительную (тепловую млн световую) энергию. Аналогичные переходы совершает дырка (переходы электронов 5 -у 1 и 5 -> 1). Если электрон [c.199]

Как известно, е полупроводпиках непрерывно совершаются перебросы электронов в зону проводимости и обратные процессы рекомбинации. Прн рекомбинация электрон либо получает энергию, либо передает ее решетке. В некоторых полупроводниковых материалах удается получить а) неравновесные состояния с преобладанием носителей в зоне проводимости и б) излучательные прямые переходы из зоны проводимости в валентную зону. Эти два условия являются необходимыми для установления режима излучения, Исследования показывают, что указанные условия возникают в некоторых полупроводниках вблизи границы р-п-перехода, смещенного в прямом направлении. По обе [c.224]

Влияние температуры на фотопроводимость. С понижением температуры уменьшается темновая проводимость, служащая фоном, на котором появляется фотопроводимость, а поэтому роль последней возрастает. Кроме того, с понижением температуры увеличивается и сама фотопроводимость, так как с уменьшением концентрации темновых носителей заряда снижается вероятность рекомбинации носителей. Температура влияет и на граничную длину волны (см. рис. 8-7), причем у одних полупроводников она смещается при понижении температуры вправо, а у других — влево. Это объясняется тем, что с понижением температуры ширина запрещенной зоны у одних полупроводников уменьшается, а у других — увеличивается. [c.247]

Рекомбинационными ловушками являются доиорные или акцепторные уровни, достаточно удаленные от граннц запрещенной зоны. Процесс рекомбинации через ловушку может происходить следующим образом. На первой ступени 1 процесса электрон захватывается незанятым уровнем ловушки (рис. 8-9, б). Таким образом, электрон выбывает из процесса электропроводности, а ловушка становится отрицательным ионом. В stom состоянии ловушка будет находиться до тех пор, пока к ней не подойдет дырка. Электрон перейдет на свободный уровень в валентной зоне, т, е. осуществится вторая ступень рекомбинации 2. [c.249]

Аналогично может происходить н рекомбинация дырок через ловушку, имеющую в исходном состоянии лишний электрон (рис. 8-9, в). На первой ступеин / происходит переход электрона из човушки на свободный уровень валентной зоны, а на второй 2 — переход электрона из зоны проводимости на уровень ловушки. Двухступенчатый процесс рекомбинации более вероятен, так как он не требует одновременного присутствия в данной точке полуировод-ника электрона и дырки. Ловушка воспринимает также и количество движения, необходимое для соблюдения закона сохранення импульса, и часть энергии, освобождаемой в процессе рекомбинации. Рекомбинационными ловушками могут быть любые дефекты в кристаллах примесные атомы или ионы, различные включения, не- [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...