半导体物理学第五章（3）.pdf

§5.9 陷阱效应 陷阱效应也是在有非平衡载流子的情况下发生的 一种效应。 当半导体处于热平衡状态时，无论是施主、受主、 复合中心或是任何其他的杂质能级上，都具有一 定数目的电子，它们由平衡时的费米能级及分布 函数所决定。 当半导体处于非平衡态，出现非平衡载流子时， 这种平衡遭到破坏，必然引起杂质能级上电子数 目的改变。 如果电子增加，说明能级具有收容部分非平衡电 子的作用；若是电子减少，则可以看成能级具有 收容空穴的作用。 从一般意义上讲，杂质能级的这种积累非平衡载流 子的作用就称为陷阱效应。从这个角度看，所有杂 质能级都有一定的陷阱效应。 有显著积累非平衡载流子作用的杂质能级称为陷阱， 相应的杂质和缺陷称为陷阱中心： ∆n t ≥1 ∆n ∆p t ≥1 ∆p 与陷阱效应有关的问题常常是比较复杂的。本节仅 就简单情况，以复合中心理论为根据，定性地讨论 陷阱效应，得出关于最有效陷阱的几点基本认识。 在间接复合理论中，在稳定情况下，杂质能级上 的电子数由式 (5-8-19) N (r n +r p ) t n p 1 n t r + +r p +p n (n n ) P ( ) 1 1 表示，n 与非平衡载流子浓度∆n和∆p有关。在小 t 注入条件下，能级上的电子积累可由下式导出 ∂n ∂n t t n n ∆p ∆ t ( )0 ∆ +( )0 (5-9-1) n p ∂ ∂ 偏微分取相应于平衡时的值。因为∆n和∆p 的影响 是相互独立的，并且电子和空穴的情形在形式上 是完全对称的，故要了解能级积累电子的作用， 具体考虑上式中任一项就可以了。下面只考虑∆n 的影响。 N r (r n1 +r p 0 ) ∆nt t n n p 2 ∆n (5-9-2) r n n r p p + + + [ n ( 0 1) P ( 0 1)] 假定能级俘获电子和空穴的能力没有多大差别， 为了明显起见，就令r =r ，那么上式就简化为 p n N t n1 +p 0 ∆nt ( )( )∆n (n +n + + ) ( + + + ) 0 1 p 0 p 1 n0 n1 p 0 p 1 (5-9-3)