Рекомбинационные центры - дефекты или примесные атомы (ионы) в кристаллич. решётке, на к-рых происходит рекомбинация
электронно-дырочной пары (см. Рекомбинация носителей заряда). Процесс
осуществляется путём последоват. захвата электрона и дырки центром. Энергетич.
уровни Р. ц. лежат в запрещённой зоне, и центр обменивается носителями заряда
с зоной проводимости (с)и валентной дырочной зоной (u)посредством
процессов термич. испускания электронов из заполненного Р. ц. в зону с (с вероятностью
в единицу времени gЭ)и дырки из пустого Р. ц. в зону
u (с вероятностью gД), а также обратных процессов
захвата свободного электрона на пустой Р. ц. (вероятность КЭ)и свободной дырки на заполненный Р. ц. (КД). Величины
gЭ, gД, КЭ, КД
определяются сечениями захвата электрона и дырки
их тепловыми скоростями
энергетич.
расположением 
уровня
Р. ц. и краев зон 
кратностью вырождения уровня Р. ц. g,
статистич. факторами с- и u-зон 
.
Они являются функциями температуры Т и
концентраций свободных электронов n и дырок p (при отсутствии
вырождения):
Для Р. ц. справедливы соотношения
т. е. заполненный электроном Р. ц. со значительно
большей вероятностью захватывает дырку, чем испускает электрон в зону с, тогда как пустой - с большей вероятностью захватывает электрон, чем испускает
дырку в зону v.
При др. соотношениях между величинами КД,
КЭ и gЭ, gД дефекты и примесные
атомы будут играть роль центров прилипания (ловушек) электронов 
центров прилипания дырок 
или центров генерации носителей (если 
.
Если захват хотя бы одного из носителей заряда центром происходит с излучением
фотона, уносящего осн. часть выделяющейся энергии, то он наз. центром излучательной
рекомбинации (ЦИР) или центром свечения (люминесценции). Др. часть энергии может
выделяться в виде фононов. В разных ЦИР излучат. процесс реализуется разл. путями:
а) при захвате свободного носителя из с- или u-зоны непосредственно
в осн. состояние центра; соответствующие сечения излучат. захвата лежат обычно
в пределах 10-18-10-20
см2; б) при
переходе
носителя, захваченного на мелкий возбуждённый уровень ЦИР, в осн. состояние;
в) при т. н. внутри центровом переходе захваченного носителя между находящимися
в запрещённой зоне уровнями внутр. электронной оболочки глубокого Р. ц. (напр.,
3d-оболочки атома переходного металла или 4f-оболочки редкоземельного
атома); г) при т. н. туннельном межцентровом переходе носителей между уровнями
близко расположенных донора и акцептора, составляющих единый Р. ц.
Захват каждого из носителей центром безызлу-чательной
рекомбинации (ЦБР) происходит с передачей всей выделившейся энергии решётке
либо непосредственно в виде фононов (многофонон-ная безызлучат. рекомбинация),
либо сначала другому свободному или связанному носителю, к-рый затем отдаёт
эту энергию решётке (оже - рекомбина-ция). Связанный носитель может находиться
либо на том же (многозарядном) центре, либо на соседнем. Так, излучат. захват
свободного электрона глубоким акцептором А может быть подавлен безызлучат.
захватом, если в решётке вблизи А (на расстоянии, достигающем десятков
A) находится заполненный (глубокий) донор D. Выделяющаяся энергия
уносится электроном донора, эмитируемым в с-зону. Такая донорно-акцептор-ная
пара может рассматриваться как оже-центр безызлучат. рекомбинации.
Уровни центров многофононной безызлучат. рекомбинации
обычно расположены вблизи середины запрещённой зоны, их положение зависит от
зарядового состояния центра, причём электрон-фононное взаимодействие в центре
сильное. Такими центрами могут быть как точечные, так и протяжённые дефекты, напр. крупные кластеры, включения др. фазы, дислокации.
При наличии у Р. ц. неск. метастабильных "конфигураций" (ориентации, расстояний между компонентами центра и т. д.), соответствующих разл. минимумам полной энергии, рекомбинация носителей может сопровождаться на Р. ц. его переходом между метаста-бильными состояниями.
М. К. Шейнкман
|
|
 |
