东南大学考研半导体物理基础(5).ppt

1、5.1非平衡载流子g-r(非平衡载流子)，第5章非平衡载流子(非平衡载流子)，生成速率G生成速率：单位时间和单位体积内生成的电子-空穴对数，复合速率R复合速率：单位时间和单位体积内电子-空穴复合的对数，如果平衡条件在外部作用下被破坏，则偏离热平衡状态-非平衡状态。通过外部作用在半导体中产生不平衡载流子的过程称为不平衡载流子注入。外部条件消除后，不平衡载流子逐渐消失，这称为不平衡载流子的复合。照明引起的额外光电导：不平衡载流子可以通过额外的电导率测量来计算。n型半导体：n=p n0，p型半导体：n=p P0，n型半导体：n个优先载流子(多数载流子)n个不平衡多数载流子；p少数载流子，p不平衡少数

2、载流子。不平衡的少数载流子在器件中起着极其重要的作用。在小注入时，导带电子增加，这意味着EF更接近EC。外部作用增加了价带空穴，这意味着电子伏更接近电子伏。5.2 .非平衡载流子浓度的表达式，引入准费米能级：当处于非平衡态时，5.3。非平衡载体的衰减寿命，如果外部条件消除(如停止照明)，系统将在一段时间后恢复到其原始热平衡状态。一些非儿童生存时间长，而其他人生存时间短。非儿童的平均寿命。在小注入的情况下，它与P无关，所以让t=0，P(t)=P(0)=P(0)，然后C=(P)0，所以非平衡载流子的寿命主要与复合有关。当t=0时，照明停止，非亚浓度降低率为5.4。不平衡载流子的复合机制，即复合(直

3、接复合):导带电子直接与价带空穴复合，间接复合：通过禁带中杂质或缺陷能级的中间跃迁。表面复合：发生在半导体表面的复合过程。给其他载体提供能量，增加它们的动能。从释放能量的方法上分为：辐射复合、非辐射复合、俄歇复合。1.直接/带间复合，非平衡载流子的直接净复合，净复合率=复合率-生成率，U=R-G，G，R，取代，非平衡载流子寿命：小注入：n型材料：2间接复合这些杂质和缺陷称为复合中心。nt:复合中心水平的电子浓度，Nt:复合中心水平的空穴浓度，*电子俘获，*电子发射，*空穴俘获，*空穴发射，电子俘获率：空穴俘获率：电子发射率：空穴生成率：净电子俘获率：Un=俘获电子-发射电子=，净空穴俘获率：U

4、p=俘获空穴-发射空穴=，-，-，=，=，当EF与et重合时导带的平衡电子浓度。同样，空穴俘获率=空穴生成率，其中它表示当EF和Et重合时价带的平衡空穴浓度。=，当复合中心达到稳定时：捕获的电子-发射的电子=捕获的空穴-发射的空穴，-，=，-，另外，净复合率：U=捕获的电子-发射的电子=，通过复合中心的通式，-，注：非平衡载流子的寿命，在小注入条件下，分析讨论3360。Et=Ei，最有效的复合中心，俘获空穴的能力被削弱，大的注入，3其他复合，半导体的表面状态也对不平衡载流子有很大的影响，而表面的杂质和表面特定的缺陷也在禁带中形成复合中心。(1)表面复合、表面氧化层污染、水蒸气和杂质、表面缺陷或

5、损坏。s是表面复合速度。表面复合的意义：任何半导体器件都有它的表面。较高的表面复合速度会使更多的注入载流子复合并消失在表面，这将严重影响器件的性能。因此，在大多数器件的生产中，总是希望获得良好和稳定的表面，以便最小化表面复合速度并提高器件的性能。另一方面，在一些物理测量中，为了消除金属探针注入效应的影响，我们应该尽量增加表面复合以获得更精确的测量结果。(2)俄歇复合，其中载流子从高能级转换到低能级，当电子-空穴复合发生时，多余的能量被转移到另一个载流子，使得这个载流子被激发到更高的能级，并且当它重新转换回到低能级时，多余的能量通常以声子的形式被释放。这种重组称为俄歇重组。一般来说，带间俄歇复合

6、在窄带隙半导体和高温下起着重要作用，而与杂质和缺陷相关的俄歇复合过程往往是影响半导体发光器件发光效率的重要原因。(3)陷阱效应，一些杂质缺陷能级可以陷阱载流子并使它们长时间束缚在这些能级上。捕获电子和空穴的能力有很大的不同。原因如下：电子陷阱，空穴陷阱，实施例1，化学，实施例2在P型半导体中，存在复合产生中心，并且在小注入期间由这些中心捕获的电子发射回导带的过程与与空穴复合的过程具有相同的概率。试着找出这个重组产生中心的位置，并解释它是否能成为一个有效的重组中心。5.5非平衡载流子的扩散运动，(1)扩散运动和扩散电流，研究p型半导体的非少数载流子扩散运动，沿x方向的浓度梯度，电子的扩散电流密度，(每单位时间通过单位横截面积的电子数)，Dn -电