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第五讲非平衡载流子
5.3复合理论——表面复合和陷阱效应
1.俘获截面
俘获截面的意义:复合中心俘获载流子的本领vT
rv
n−T⎯⎯→电子俘获截面
−
其中
⎯⎯→空穴俘获截面
rv+
p+T
锰、铁、钴、金、铜、镍等元素在锗中都能形成复合中心;
金、铜、铁、锰、铟等金属元素在硅中也能形成复合中心。
复合中心的俘获截面:10-13~10-17cm2
2.表面复合——在半导体表面发生的复合过程(间接复合)
表面复合率U—单位时间内通过单位表面积复合掉的电子-空穴对数。
s
(p)s
Us(=p)rN(p)vN(=p)
spspssts+Tsts
s
S:表示表面复合的强弱
影响表面复合的因素:p
(1)表面粗糙度;
(2)表面积与总体积的比例;
(3)与表面的清洁度、化学气氛有关。
3.影响非平衡载流子寿命的因素
(1)不仅与材料种类有关,且与杂质原子的出现,特别是Si、Ge中的深能级
杂质,能形成有效的复合中心,使寿命大大降低;
(2)表面状态对寿命也有显著影响;
(3)位错等缺陷也能形成复合中心能级,严重影响少数载流子的寿命。
τ值的大小在很大程度上反映了晶格的完整性,它是衡量材料质量的
一个重要指标。
4.陷阱效应
n
n0En0Ec
EcEt1ED
D
EFEF
EiEi
E
p0EvEt2p0v
p
陷阱效应:杂质能级积累非平衡载流子的作用。显著陷阱效应
陷阱:把具有显著陷阱效应的杂质能级。
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