Влияние уровней прилипания на стационарный (установившийся) фототок и стационарную фотопроводимость. Изменение релаксации фототока при наличии медленных центров захвата и при сильном заполнении уровней прилипания. Термостимулированное опустошение ловушек.
Контрольная работаКак было рассмотрено ранее, уровни, обусловленные различными дефектами в кристалле, могут являться либо центрами рекомбинации, либо уровнями прилипания (ловушками). Центры, для которых вероятность теплового заброса носителя в соответствующую зону (электрона в С-зону или дырки в V-зону) больше, чем вероятность захвата носителя противоположного знака, называются центрами прилипания.центров и слабого заполнения уровней прилипания) Рассмотрим зонную схему полупроводника, содержащую Nr центров рекомбинации и Nt уровней прилипания. Считаем, что концентрация центров рекомбинации велика. Считаем, что уровни Nt находятся в хорошем тепловом обмене с зоной проводимости. Считаем также, что уровни Nt и Nr обладают одинаковым поперечным сечением захвата для электронов Sn.Т.е. найдем зависимость концентрации электронов в зоне проводимости от времени после включения света. С этого момента времени фототок начал возрастать и через некоторое время он достигнет стационарного значения. Эта величина имеет размерность времени и 1 определяет время установления равновесия между с-зоной и ловушечными уровнями. Считаем, что ? ???n , т.е. время установления равновесия между уровнями прилипания и с-зоной намного меньше времени жизни. Таким образом, через ? секунд на кривой релаксации появляется излом и дальше она идет с меньшим наклоном, чем при начальных стадиях релаксации. п Это объясняется тем, что за время ? успевает установиться равновесие между с-зоной и уровнями прилипания.Рассмотрим теперь случай любого заполнения ловушек, т.е. решим ту же задачу, что и в предыдущем параграфе, но без учета условия: nt ?? Nt . После того, как t стало больше ? ? VSN (Nt ? Nct ) между уровнями 1 прилипания и зоной проводимости должно существовать квазиравновесие, т.е. несмотря на рост п интенсивность перехода электронов на уровни Nt и интенсивность тепловых выбросов электронов с этих уровней равны, т.е.: NVSN (Nt ?n )?n VSN Nct , где Nct ? Nce?KT . t t t Подставим это значение nt в кинетическое уравнение изменения общего количества электронов Следовательно, наличие уровней прилипания изменяет как квантовый выход, так и время жизни свободных носителей.Мы детально рассмотрели релаксационные процессы при наличии быстрых уровней прилипания, для которых время установления равновесия с зоной проводимости гораздо меньше времени жизни, т.е. Ловушки, соответствующие этим условиям Рывкин называет уровнями ?-типа (или центрами однократного прилипания). Т.к. в этом случае ?n мало, то начальные моменты релаксации будут определяться временем жизни, а затем лишь начнется процесс захвата свободных носителей центрами прилипания. В уравнении dt = f - NVSN(Nr - nr) - VSN·n(Nt - nt) nt·VSNNCT dn можно пренебречь последним членом, т.к. на начальном участке nt «Nt и trialвые выбросы отсутствуют. Имеем, пренебрегая nt по сравнения с Nt в третьем члене, и учитывая VSN·(Nt - nt) = 1 : nВ случае, если концентрация центров рекомбинации Nr велика, то наличие уровней прилипания Nt не способно изменить время жизни ?n , а, следовательно и стационарный уровень фототока nct ? f?n . Однако уровни прилипания могут nt Nt косвенно изменять ?n , а, следовательно, и Nr nr концентрации nстац , при небольшой рекомбинационных центров. При наличии уровней прилипания для электронов условие электронейтральности имеет вид (т.к. n ? f?n , (*) p ? f? p ) Т.о., изза наличия ловушек время жизни электронов стало меньше времени жизни дырок. В стационарном состоянии захват электронов на уровни Nt уравнивается с термическим освобождением электронов с этих уровнейТогда заполнение центров рекомбинации электронами и дырками асимметрично и время жизни одного носителя намного превышает время жизни другого. При малой концентрации центров рекомбинации Nr имеем n? p, следовательно, времена жизни ?n и ?p равны, т.е. фотопроводимость будет биполярной. Будем интересоваться изменением n и p во времени в биполярном фотопроводнике при наличии уровней прилипания Nt для электронов. В самые начальные моменты времени релаксации при t «? , когда прилипание еще не играет роли, имеет место n? p?L??t , т.е. линейный рост с наклоном ? (как и в случае монополярной фотопроводимости). N ?N из начальных условий при t = 0 n = 0 : (0? f ?n ?C e0 ) имеем C1 ? ? f ?n ; подставив значение С1 : 1 n? f ?n (1?e ??? ) tРассмотрим зонную схему полупроводника, который, как и раньше, содержит рекомбинационные центры Nr и уровни прилипания Nt. ? ? VSN (Nt ? Nct ) ???n n t Ранее было показано, что в том случае, когда Nt ?? nt (т.е. в случае слабого заполнения уровней прилипания) кривая релаксации состоит из: 1) линейного участка trialон дает Nt L?? ); 2) прямолинейного участка с Nr меньшим наклоном (дающим L??? где ?? - феноменологический квантовый выход; 3) затем экспоненциальное нарастание. Рассмотрим, как изменяется характер начальной стадии релаксации в том случае, когда в процессе релаксации уровни Nt заполнятся в значительной степени.
План
Содержание
§ 1 Влияние уровней прилипания на стационарный (установившийся) фототок (случай большой концентрации рекомбинационных центров)
§ 2 Влияние уровней прилипания на релаксацию фототока (слабое заполнение уровней)
§ 3 Случай любого заполнения уровней прилипания
§ 4 Релаксация фототока при наличии медленных центров захвата
§ 5 Изменение стационарной фотопроводимости изза наличия уровней прилипания
§ 6 Влияние уровней прилипания на релаксацию биполярной фотопроводимости
