Центры рекомбинации

Прямая рекомбинация электрона и дырки (рис. 7.11, б) менее вероятна по сравнению с рекомбинацией через примесный уровень, так как требует одновременного выполнения законов сохранения энергии и импульса рекомбинирующих частиц. Она проявляется лишь в очень чистых полупроводниках. В этом случае роль центров рекомбинации играют дырки и, следовательно, N =p, или (с учетом того, что в таких полупроводниках р=п) N =n. Рекомбинацию через примеси называют линейной а прямую рекомбинацию электрона и дырки — квадратичной [c.175]

Время жизни неосновных носителей более чувствительно к облучению, чем удельная электропроводность. Если, например, ввести избыток дырок в полупроводник и-типа (в этом случае дырки являются неосновными носителями, а электроны — основными), то они исчезнут в результате рекомбинации с электронами, но это произойдет не мгновенно. Среднее время, необходимое для рекомбинации неосновного носителя с основным, называется временем жизни неосновного носителя. Эти свойства особенно важны во многих полупроводниковых приборах, особенно в транзисторах. Механизм рекомбинации определяется примесями и другими типами дефектов. В приведенном выше примере дырки и электроны рекомбинируют после захвата дефектами, которые называют центрами рекомбинации. Очень эффективными центрами рекомбинации являются вакансии и междоузлия. [c.283]

Таким образом, любые радиационные нарушения уменьшают время жизни неосновных носителей и приводят к заметному ухудшению работы полупроводниковых приборов, требующих относительно большого времени жизни, например транзисторов и мощных выпрямителей. Эффективность центров рекомбинации, возникших при облучении, существенно различается в зависимости от материала полупроводника. Например, дефекты в кремнии, облученном нейтронами, оказываются приблизительно в 10 раз эффективнее, чем дефекты в германии, даже с учетом большей скорости образования дефектов в кремнии. [c.283]

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]

Значение фототока зависит от нескольких факторов. Одним из важнейших факторов является рекомбинация носителей заряда. Интенсивность рекомбинации, за счет которой уменьшается число зарядов, участвующих в фототоке, является наряду с прочим функцией толщины диодной матрицы и регулярности ее кристаллической структуры. Дефекты кристаллической решетки, границы зерен, дислокации и т. п., приводящие к разрыву химических связей, служат активными центрами рекомбинации. [c.100]

Все перечисленные возможности изучались в лабораторных условиях каждая из них имеет свои недостатки технологического либо практического характера. КПД батарей на основе сплошной кремниевой ленты пока не превышает 12 %. У пластин поликристалличе-ского кремния имеется слишком много центров рекомбинации, что также обусловливает чересчур низкий КПД. Батареи на основе сульфидов меди и кадмия обладают очень низким.КПД, они должны иметь очень малую толщину, поскольку эти веш,ества не пропускают солнечный свет. [c.102]

Локальные уровни в запрещенной зоне полупроводника могут быть эффективными центрами рекомбинации, если они расположены вдали от дна зоны проводимости и потолка валентной зоны, в противном случае они играют роль уровней прилипания, так как захваченный ими носитель через некоторое время выбрасывается в свою зону. Центры рекомбинации часто называют ловушками, а процесс перехода электрона из зоны проводимости на свободный уровень рекомбинации — захватом электрона ловушкой. Аналогично этому переход электрона с ловушки на свободный уровень в валентной зоне и освобождение уровня ловушки называют захватом дырки ловушкой. [c.175]

Примеси тяжёлых и благородных металлов (Fe, Ni, Сг, Nb, W, Си, Ag, Au и др.) образуют глубокие уровни в запрещённой зоне, имеют большие сечения захвата носителей и являются эффективными центрами рекомбинации, что приводит к значит, снижению времени жизни носителей. Эти примеси обладают малой И ярко выраженной ретроградной растворимостью. Их используют для получения полупроводников с [c.579]

Аналогичные эффекты наблюдаются и при циклическом нагружении (рис. 137). Так, полученные данные по изменению электросопротивления при многократном нагружении (рис. 137), определению постоянной Холла (табл. 9), времени жизни (рис. 138,6) и диффузионной длины неосновных носителей (рис. 138, а) также четко свидетельствуют о действии соответствующих вакансионных стоков и образовании вакансионных скоплений, которые служат дополнительными центрами рекомбинации для носителей. Аналогичный эффект наблюдали при сжатии, а также циклировании кристалла [543,544,626,627] (см.рис. 139). [c.217]

Резкое понижение электрического сопротивления диэлектрика на участке 4 (область отрицательного сопротивления ) иногда трактуется как электрический пробой. Такому представлению соответствует также повышение туннелирования в области контактов, поставляющих неравновесные носители заряда. Действительно, в диэлектрике в неустойчивой области не только проявляется ударная ионизация, повышающая концентрацию носителей заряда, но и наблюдается активизация фотопроцессов за счет интенсивной рекомбинации электронов и дырок. Однако в отличие от настоящего пробоя (см. 2.3), прн котором рост тока неограничен и происходит разрушение кристалла, рост тока в электроннодырочной плазме, образующейся за счет двойной инжекции, ограничен. Во-первых, росту тока препятствует рекомбинация электронов и дырок, которой способствуют определенные дефекты кристаллической решетки — центры рекомбинации. Во-вторых, рост тока в плазме все-таки ограничивается объемными зарядами, действие которых лишь частично нейтрализуется носителями заряда противоположного знака. [c.50]

Посередине между поверхностями образца содержится зерно с плоской границей, параллельной поверхностям образца. Дислокации, связанные с границей зерна, действуют как центры рекомбинации, причем выполняется граничное условие уравнения непрерывности в форме (13.22.12) со скоростью рекомбинации Sg. Скорость рекомбинации, связанная с обеими наружными поверхностями образца, равна Sj. [c.83]

Рис. 2. Центр прилипания электрона (а) центр рекомбинации (Ь) центр прилипания дырки (с).

Тот или иной характер Л. определяется положением ее энергетич. уровня (или уровней, если Л. многозарядная), эффективными сечениями захвата электрона и дырки, а также концентрациями электронов и дырок в зонах, т. е. положением уровня или квазиуровней Ферми. В зависимости от природы нарушения структуры, положения уровней, зарядового состояния, а также характера изучаемого явления (фотопроводимость, люминесценция и др.) Л. может быть донором или акцептором, центром прилипания или центром рекомбинации, активатором или тушителем (см. Люминесценция) излучения и др. [c.6]

Условия рекомбинации. Центрами рекомбинации называются локальные центры, взаимодействующие как с зоной проводимости, так и с валентной зоной. Пусть, например, локальный центр захватил свободный электрон — произошел переход 1 на рис.3.8. Ес- [c.97]

Так как центр рекомбинации взаимодействует с обеими разрешенными зонами, то ДJ я него процесс может начаться с захвата дырки (переход 3). Для рекомбинационного центра, в отличие от центра захвата, весьма вероятной будет рекомбинация дырки с электроном из зоны проводимости (переход 1). Соответственно, в случае рекомбинационных центров неравенство (3.26) следует заменить на [c.98]

Поскольку неравенства (3.42) и (3.43) относятся к одним и тем же центрам рекомбинации, они должны выполняться одновременно. Поэтому для полного описания рекомбинационных центров нужно задать четыре параметра — концентрацию Л, , энергетическое положение Е,, сечения захвата электронов с и дырок Ср (для центров захвата достаточно задать только одно сечение — с или с , в зависимости от того, с какой зоной взаимодействует центр), [c.98]

Таким образом, можно ввести два демаркационных уровня, которые отделяют поверхностные центры рекомбинации от центров захвата электронов и дырок [c.99]

Соотношения (3.46) и (3.47) справедливы в условиях квазиравновесия также для центров рекомбинации, расположенных в ОПЗ [c.99]

Аналогично неоднозначности определения Е, для объемных центров рекомбинации по зависимости т(/0 - см, п.3.7 1. [c.104]

Видно, ЧТО при таких сечениях захвата и концентрациях центров рекомбинации М, = 10 °-10 см"2 достаточно большие скорости поверхностной рекомбинации (10 —10 см/с) могут наблюдаться только при е, - ( < 3. [c.105]

Любое усложнение модели приводит к изменению характера зависимости S(Us) Например, если допустить, что равномерное распределение по энергиям осуществляется для центров рекомбинации двух типов, характеризующихся разными величинами то [c.106]

Слабая зависимость темпа рекомбинации от поверхностного потенциала может наблюдаться также, если центры рекомбинации распределены по ОПЗ — при изменении изгиба зон потоки неравновесных электронов и дырок автоматически устремляются на те центры, положение которых относительно уровня Ферми соответствует максимальной скорости рекомбинации. [c.107]

Учет того, что не только плотность состояний, но и величины коэффициентов захвата электронов и дырок зависят от энергии, может существенно повлиять на характер зависимости 5(н ), однако количественные расчеты столь сложной модели пока не проводились. По-видимому, и в этом случае весьма вероятны колоколообразные зависимости 8 и,), причем можно ожидать, что положение 8, ах по оси потенциалов будет определяться отношением коэффициентов захвата (ар/а ) наиболее эффективных центров рекомбинации. [c.107]

Среди быстрых поверхностных состояний можно выделить центры прилипания, размещающиеся вблизи дна зоны проводимости, и потолка валёнткой зоны, и центры рекомбинации, располага-щиеся вблизи середины запрещенной зоны. Наличие поверхностных центров рекомбинации делает возможным протекание рекомбинации через эти центры. Такую рекомбинацию называют поверхностной. В чистых кристаллах, в которых концентрация объемных центров мала, поверхностная рекомбинация может приобрести важную роль, особенно в образцах малой толщины. [c.248]

Поверхностная рекомбинация и генерация через центры, лока-тхиаованные на границе металл — полупроводник или диэлектрич. прослойка — полупроводник. Это же происходит и в тонкой прпконтактной области, где концентрация центров рекомбинации существенно выше, чем в объёме полупроводника, из-за дефектной структуры этой области и из-за диффузии сюда примесей из металла или окисла. [c.448]

Перечисленные примеси, как правило, образуют в полупроводниках твёрдые растворы замещения и обладают высокой растворимостью (10 —10 ат/см ) В широком интервале темп-р. Растворимость их носит ретроградный характер и достигает максимума в Ge при 700-900 "С, в Si — при 1200—1350 "С, в GaAs — при 1100 1200 С. Эти примеси имеют малые сечения захвата носителей, являются малоэффективными центрами рекомбинации и поэтому слабо влияют па время жизни носителей. [c.579]

РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ ВОЛИЫ — волны концентрации носителей заряда в холодной биполярной плазме полупроводников во внеш. электрич. поле (см. Плазма твёрдых тел). Возникают спонтанно, когда электрич, поле превосходит нек-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, концентрации к-рых не 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 энергли к-рых располагают в ср. части запрещённой зоны полупроводника. Эти условия иллюстрируются диаграммой (рис.). [c.320]

Нелегированный a-Si H имеет большую фотопроводимость в видимой области спектра. Фоточувствительность (отношение фотопроводимости к темновой проводимости) составляет 10 ... 10 . При легировании фотопроводимость возрастает, а фоточувствительность уменьшается. Аналогичные закономерности наблюдаются и в твердых растворах на основе a-Si H, которые обладают меньшей фотопроводимостью и фоточувствительностью, чем сам гидрированный кремний. При температурах выше комнатной основными центрами рекомбинации неосновных носителей заряда в аморфных гидрированных полупроводниках являются оборванные связи, концентрация которых в твердых растворах всегда больше, чем в a-Si H. Ширина оптической запрещенной зоны в аморфных гидрированных полупроводниках возрастает по мере увеличения концентрации в них водорода, и для a-Si H она составляет 1,6...1,8эВ. Введение в пленки a-Si H германия позволяет уменьшить эту величину до 1,0 эВ, а введение углерода и азота увеличить ее до значений 2,5...3,2эВ и 5 эВ соответственно. [c.103]

Согласно принятым моделям центров рекомбинации неравновесных носителей заряда и уравнению (10), рост положительной фэп может быть обусловлен либо уменьшением концентрации вакантных узлов в кислородной подрешетке окисла, либо увеличением концентрации вакансий в металлической подрешетке. Очевидно, что уменьшение концентрации анионных вакансий, как и увеличение концентрации катионных, свидетельствует о том, что в области потенциалов, отвечающей росту положительной фэп, при анодном формировании окисла в зону реакции кислород поступает в большем, а серебро в меньшем количестве. Иными словами, имеет место преимущественная диффузия ионов кислорода. Поскольку диффузия ионов кислорода по междоузлиям маловероятна по стерическим соображениям, можно предположить, что кислород в Ag20 диффундирует по имеющимся анионным вакансиям. Аналогичным образом можно показать, что, поскольку падение положительной фэп после максимума связано либо с уменьшением концентрации катионных вакансий, либо с увеличением концентрации анионных, анодное окисление серебра до Ag20 на этом участке носит преимущественно катионный характер. [c.43]

Поверхностная р е к о м б и н а ц,и я. В большинстве полупроводников рекомбинация электронов и дырок происходит гл. обр. через примесные центры, поэтому на поверхности, где сконцентрировано большое число поверхностных состояний, она происходит более интенсивно. При не очень большой высоте потенциального барьера и невысокой концентрации поверхностных центров рекомбинации скорость поверхностной рекомбинации S зависит только от состояния поверхности, в частности от фз. Поэтому, изменяя ф8, напр, с номон1ью эффекта ноля, можно изменять S. Совместное определение S (ф ) и Qs (9s) помощью эффекта ноля дает возможность определить все параметры поверхностных центров рекомбинации (энергию, концентрацию, сечения захвата электронов и дырок). [c.62]

Рис. 5. Изменение скорости по-. 9 нерхностной рекомбинации mis u ед. иТ) тодом эффекта по.тш. 1 — экспо риментальная кривая II — тео- )етическая, ири построении к-рой предполагалось, что имеется один основной тип центров рекомбинации, а остальные повер- -ностные уровни дают постоянный вклад, S , не зависящий от ф,,,

Высокочастотные (имнульс пые) ГГ. д. распространены в радиотехнике и в вычислит, технике и выполняют те я е ф-ции, что и высокочастотные вакуумные диоды (детекторы, смесители, элементы импульсных схем и т. н.). Их действие также основано на нелинейности вольтамперной характеристики р— -перехода. Они работают в области более высоких частот, чем выпрямпт. диоды (до сотеи Мгц), или в импульсном режиме нри длительности импульсов до 10 8 — 10 сск. Это определяет основные особенности р— -переходов высокочастотных П. д. малые величины С. , Сд и Для уменьшения Сц применяют Се и Si с примесями элементов Ан, Ni, Сн, являющимися эффективными центрами рекомбинации, уменьшающими эффективное время кп пп1 неравновесных носителей в диоде т,,ф. Снижение т ф достигается также уменьшением толщины базы в -области до величины < Ьр-, в этом случае т.,ф равно времеш диффузии дырок через базу. При толщинах базы в неск. х, х, ф 10 сек. Спшке-ние толщины базы одновременно уменьшает г у Сокращение площади р— -перехода уменьшает Сд и [c.121]

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]

Центры рекомбинации в термодинамическом равновесии. Стационарный неравновесный случай. Так же, как и для центров захвата (см, п,3,5,1), в термодинамическом равновесии функция заполнения является равновесной /, = Вследствие принципа детального равновесия темпы захвата электронов и дырок равны темпу их эмиссии ии р, = и ре, поэтому для центров рекомбинации остаются справед тивыми полученные ранее соотношения (3,28) и [c.98]

Можно показать, что в условиях квазиравновесия заполнение рекомбинационных центров электронами не определяется положением квазиуровней Ферми Р или Рр (в отличие от центров захвата — см. п.3.5.3). В качестве примера рассмотрим полупроводник л-типа (я >> р). Предположим, что энергетический уровень объемного центра рекомбинации совпадает с /, т.е. п = р = л а коэффициенты захвата электронов и дырок равны (а = ар). Поскольку энергетический уровень центра расположен значительно ниже равновесного уровня Ферми (я >> п ), то в равновесии центры полностью заполнены электронами ( = 1). Это следует и из соотношения (3.45), которое при сделанных допушениях упрошается /, = п 1[п + р"). При возрастании уровня инжекции величина р растет и в пределе большого отклонения от равновесия (я 5 р ) имеем 1/2. Но при столь высоких уровнях инжекции квазиуровень Ферми для электронов находится значительно выше, а квазиуровень Ферми для дырок — ниже / = Е,. Если бы заполнение рекомбинационных центров определялось положением Р то они должны были бы быть полностью занятыми, а если Рр — пустыми. Таким образом, для описания заполнения электронами центров рекомбинации в условиях квазиравновесия нужно вводить еще один квазиуровень Ферми, расположенный между Рп и Рр. Положение этого квазиуровня зависит не только от уровня инжекции, но и от параметров рекомбинационных центров. [c.99]

Используя соотношения (3.51) и (3.52), можно получить зависимости истинных скоростей поверхностной рекомбинации электронов и дырок от поверхностного потенциала для любого заданного набора параметров центров рекомбинации (N,, Е,, Ср, с ), если воспользоваться известными функциями PsiVs), iiKs) и определить неравновесные концентрации носителей р/, л/, решая совместно уравнения непрерывности и уравнение Пуассона. Хотя принципиальных трудностей при этом не возникает, реализация указанной схемы обычно сопряжена с большим объемом вычислительной работы. [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...