2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：光電復(fù)合中心的復(fù)合

光電復(fù)合中心的復(fù)合

光電復(fù)合中心的復(fù)合 非平衡載流子可以通過復(fù)合中心完成復(fù)合，這是一種通過復(fù)合中心能級(jí)進(jìn)行的復(fù)合過程。實(shí)驗(yàn)證明，在大多數(shù)半導(dǎo)體中，它都是一種最重要的復(fù)合過程。一、通過復(fù)合中心的復(fù)合過程

用Et表示復(fù)合中心能級(jí)，用Nt和nt分別表示復(fù)合中心濃度和復(fù)合中心上的電子濃度。通過復(fù)合中心復(fù)合和產(chǎn)生的四種過程，如下圖所示。⑵電子的產(chǎn)生過程（b） 在一定溫度下，每個(gè)復(fù)合中心上的電子都有一定的幾率被激發(fā)到導(dǎo)帶中的空狀態(tài)。在非簡(jiǎn)并情況下，可以認(rèn)為導(dǎo)帶基本上是空的，電子激發(fā)幾率sn與導(dǎo)帶電子濃度無關(guān)。與復(fù)合中心上的電子濃度nt成正比，則電子的產(chǎn)生率Gn可寫成： 在熱平衡情況下，電子的產(chǎn)生率和俘獲率相等，即這里，n0和nt0分別是熱平衡時(shí)的導(dǎo)帶電子濃度和復(fù)合中心上的電子濃度：⑴電子的俘獲過程（a） 一個(gè)電子被俘獲的幾率與空的復(fù)合中心濃度（Nt-nt）成正比。所以，電子的俘獲率Rn可以表示為其中，cn為電子的俘獲系數(shù)。：復(fù)合中心濃度：復(fù)合中心上電子濃度●7.1 非平衡載流子的產(chǎn)生和復(fù)合●

7.2 連續(xù)性方程●7.3

非本征半導(dǎo)體中非平衡少子的擴(kuò)散和漂移●7.4 少子脈沖的擴(kuò)散和漂移●7.5 近本征半導(dǎo)體中非平衡載流子的擴(kuò)散和漂移●7.6 復(fù)合機(jī)理●7.7 直接輻射復(fù)合●7.8 直接俄歇復(fù)合●7.9 通過復(fù)合中心的復(fù)合于是，其中，n1恰好等于費(fèi)米能級(jí)EF與復(fù)合中心能級(jí)Et重合時(shí)的平衡電子濃度。所以，⑶空穴的俘獲過程（c）只有已經(jīng)被電子占據(jù)的復(fù)合中心才能從價(jià)帶俘獲空穴，所以每個(gè)空穴被俘獲的幾率與nt成正比。于是，空穴的俘獲率Rp可寫成其中，cp為空穴的俘獲系數(shù)。⑷空穴的產(chǎn)生過程（d）價(jià)帶中的電子只能激發(fā)到空著的復(fù)合中心上去。在非簡(jiǎn)并情況下，價(jià)帶基本上充滿電子，復(fù)合中心上的空穴激發(fā)到價(jià)帶的幾率sp與價(jià)帶的空穴濃度無關(guān)。因此，空穴的產(chǎn)生率Gp可以表示為 在熱平衡情況下，空穴的產(chǎn)生率和俘獲率相等，即這里，p0是平衡空穴濃度：于是，其中，p1恰好等于費(fèi)米能級(jí)EF與復(fù)合中心能級(jí)Et重合時(shí)的平衡空穴濃度。所以，上面討論的a和b兩個(gè)過程，是電子在導(dǎo)帶和復(fù)合中心能級(jí)之間的躍遷引起的俘獲和產(chǎn)生過程。于是，電子－空穴對(duì)的凈俘獲率Un為過程c和d可以看成是空穴在價(jià)帶和復(fù)合中心能級(jí)之間的躍遷引起的俘獲和產(chǎn)生過程。空穴的凈俘獲率Up為二、壽命公式 穩(wěn)態(tài)時(shí),各能級(jí)上電子或空穴數(shù)保持不變。必須有復(fù)合中心對(duì)電子的凈俘獲率Un等于空穴的凈俘獲率Up，也就是等于電子-空穴對(duì)的凈復(fù)合率U，于是，有解得帶入上式引入可將上式表示為：利用關(guān)系式并假設(shè)利用n1p1=ni2，則：可見，小注入時(shí)，壽命只取決于n0，p0，n1和p1的值，而與非平衡載流子的濃度無關(guān)。實(shí)際情況常常只需考慮濃度最大者。只有：復(fù)合中心濃度<<多數(shù)載流子濃度時(shí)，電中性條件才近似成立，此時(shí)：

肖克萊－瑞德公式是低復(fù)合中心濃度的壽命公式※一般情況下，需要考慮復(fù)合中心上電子濃度的變化△nt

，這時(shí)的電中性條件：則：1、非平衡載流子概念、作用；各種情況下（擴(kuò)散、漂移，雙極擴(kuò)散）非平衡載流子分布，連續(xù)