[理化生]半导体物理课件第五章.ppt

注入的结果:产生附加电导 非平衡载流子的复合 测量寿命的方法： 直流光电导衰减法，高频光电导衰减法（高频电场） 光磁电法（测量短寿命） 扩散长度法，双脉冲法及漂移法 在小注入下，关于寿命的讨论： 4. 俄 歇 复 合 （自学） 2、陷阱中陷落的电子浓度 作为有效的电子陷阱，应有: 2、稳态扩散方程 例1：样品足够厚时： 5非简并半导体的爱因斯坦关系 对于非简并半导体： 6.连续性方程： 4、俄歇复合－－非辐射复合 载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子 －－空穴复合时，将多余的能量传给另一载 流子，使此载流子被激发到能量更高的能 级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余 的能量以声子形式放出。 n 型 p 型 俄歇复合：窄禁带，高温下；影响发光效率。 杂质带 而表面复合率： 表面复合有重要的实际意义！ 寿命与材料、杂质、表面态密切相关！ 寿命与材料、杂质、表面态密切相关！ 表面复合有重要的实际意义！ 寿命与材料、杂质、表面态密切相关！ 适用范围 1、陷阱： 在非平衡时，一部分附加产生的电子⊿nt（或空穴⊿pt ）落入Et中，起这种作用的杂质或缺陷能级Et就叫陷阱。 §5.5 陷 阱 效 应 Effect of Trap Ec Et Ev 电子陷阱 即图中的俘获电子或俘获空穴过程 空穴陷阱 讨论？Et,Ef 扩散运动 扩散方程 扩散电流 §5.6 载流子的扩散运动 The Diffusion Motion of Carriers 重 点 1、扩散定律 由于浓度不均匀而导致载流子（电子或空穴）从高浓度处向低浓度处逐渐运动的过程 扩散 扩散电流（J扩） 漂移电流（J漂） 扩散运动 漂移运动 例2、样品厚度为W。 ⊿p（x） （⊿p）0 3、电子的扩散定律与稳态扩散方程 4、扩散电流密度与漂移电流密度 证明： 由 和 有 和 而 所以 即 即 §5.4 复 合 理 论 Theory of Recombination （1）直接复合 （2）间接复合 定 义 1、带间直接复合 复合率 R=rnp （1） 其中，r是电子空穴的复合几率，与n和p无关。 热平衡时： G0=R0=rn0p0=rni2 （2） 则过剩载流子的净复合率 Ud=R-G =r（np-n0p0） =r[（n0+ ⊿n ）（p 0+ ⊿p ）- n0p0] ≈r（ n0+ p 0 ）+ r（ ⊿p ）2 所以，过剩载流子的寿命 即 Ud≈r（ n0+ p 0 ）+r（ ⊿p ）2 （3） 讨论 常 数 实际的硅和锗材料？？ 禁带宽度的影响？ 通过杂质或缺陷能级Et而进行的复合 （1）俘获与发射： Nt ：复合中心的浓度 nt：复合中心能级Et上的电子浓度 Nt- nt ：未被电子占据的复合中心的浓度 2、间接复合 在稳态时：1+4=2+3 稳定条件又可写为：1-2=3-4 复合中心对电子的净俘获率? Un=Rn-Gn ? 复合中心对空穴的净俘获率? Up=Rp-Gp Un=Up 即 （2）非平衡载流子的净复合率UU=Rn-Gn=Rp-Gp （11） 显然： （1）在热平衡时，np=n0p0 U=0 （2）在非平衡时，npn0p0 U0 普适 则非平衡载流子的寿命为 非平衡载流子的寿命与复合中心浓度成反比 假设rn=rp Cu 、Fe、 Au在Si中！！ (3)俘获截面 3、表面复合 —- 半导体表面发生的复合过程 (1)．表面复合率us us：单位时间流过单位表面积的非平衡载流子，单位：个/s·cm2 ：为样品表面处单位体积的非子数(表面处的非子浓度1/cm3) 少子的寿命受半导体的形状和表面状态的影响 个/s cm2 个/cm3 cm/s S比例系数，表征表面复合的强弱，具有速度的量纲，称为表面复合速度。 (2)．影响表面复合的因素及寿命表示式 (a) 表面粗糙度 (b) 表面积与总体积的比例 (c) 与表面的清洁度、化学气氛有关 在考虑表面复合后，总的复合几率为： 表面复合有重要的实