Рекомбинация через многозарядные дефекты.
Рассмотрим энергетический спектр сплошных (многозарядных) центров.
Рассмотрим ситуацию, характерную для простых дефектов.
Для простого донора:
 | |||
| |||
Для многозарядного дефекта: N+1, N0, N-1, N-2, N-3
Для простого акцептора:
 | |||||||||
| | |||||||||
 | |||||||||
| |||||||||
| |||||||||
Нарисуем энергетический спектр многозарядного дефекта, ему соответствует четыре энергетических уровня.
 |
Пусть есть многозарядный дефект, который создаёт i уровней в запрещённой зоне. Тогда система кин-х уравнений, описывающих процессы стационарной рекомбинации, имеет вид:
(1) 
Uni=Upi
(2) Dp=Dn+åDni
(3) åfi=1
где fi – неравн. стационарная функция, определяющая вероятность нахождения центра в i-том зарядном состоянии.
Dni – неравновесная концентрация электронов на центре в i-том зарядном состоянии.
(1) – отражает тот факт, что в стационарном состоянии концентрация дефектов в каждом зарядном состоянии не зависит от времени.
(2) – уравнение электронейтральности.
åDni – число электронов, захваченных на центре.
(3)- условие постоянства полной концентрации дефектов.
Например. N+1 + N0 + N-1 + N-2 + N-3 = N = 1015
Наиболее эффективной на время жизни ННЗ влияют дефекты с глубоким уровнем.
 | |||||||||
| |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
|
|
Примеси и дефекты с мелкими уровнями участвуют в рекомбинации только при очень низкой температуре, когда вероятность теплового выброса носителей заряда мала.
Рассмотрим пример Ge и Au – процессы рекомбинации определяются ионами в зарядных состояниях: 0; -1; -2 (II и III уровень)
В п/п будут два глубоких уровня.
 | ||||
 | ||||
 | ||||
 | ||||
В этом случае система кинетических уравнений:
вместо Uni и Upi подставим выражение для скорости рекомбинации:
Ngn1[(n0+Dn)f0-f1n1]=Ngp1[(p0+Dp)f1-f0p1] – для I уровня
Ngn2[(n0+Dn)f1-f2n2]=Ngp2[(p0+Dp)f2-f1p2] – для II уровня
Уравнение электронейтральности:
Dp=Dn+N(f1-f10)+N(f2-f20)
f0+f1+f2=1
Мы должны найти из системы четыре неизвестных: f0, f1, f2, Dp
Должно: N0=Nf0/
N-1=Nf1
N-2=Nf2
Решать систему нужно численными методами.
tn=Dn/(Uni+Un2)
tp=Dp/(Upi+Up2)
n1, n2, p1, p2 – приведённые плотности состояний
gn1, gp1, gn2, gp1 – сечения в таблицах (константы).
Результатом численного решения системы кин. уравнений:
 |
для конкретного уровня инжекции.
1)При рассмотрении зависимостей при низком уровне инжекции процессы рекомбинации определяются в основном дефектами в N-2 зарядном состоянии.
2)При высоком уровне инжекции дефектов N-2 будет мало, но N0 – 1015. Почти все дефекты находятся в N0 зарядовом состоянии (определяются E1 уровнем).
3)Область нелинейной рекомбинации | |