Захват носителей заряда в полупроводниках. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Захват носителей заряда в полупроводниках - переход электрона из зоны проводимости на примесный уровень в запрещённой зоне полупроводника либо с примесного уровня в валентную зону (последний случай удобнее рассматривать как переход дырки из валентной зоны на примесный уровень; см. Зонная теория ).Скорость r_э 3. н. з. из зоны проводимости пропорциональна концентрации п носителей в зоне, концентрации N_t примесных уровней и вероятности того, что данный уровень с энергией E_t не заполнен:
r_э = a_эnN_t [1-f(E_t)].
Здесь f(E_t) - вероятность заполнения данного уровня, a_э - коэф. захвата, связанный с эффективным сечением захвата S соотношением:
a_э = Sv_T,
где v_T - ср. скорость теплового движения носителей заряда. Наряду с процессом 3. н. з. происходит обратный процесс - их выброс с примесных уровней в зону. Скорость этого процесса равна:
g_э =b_эN_tf (E_t).
Согласно детального равновесия принципу ,в состоянии термодинамич. равновесия g_э=r_э, откуда b_э=a_эn₁. где n₁=(g₀/g_l)N_cexp(- I/kT), g₀, g_l - статистич. веса соответственно пустого и заполненного уровней, N_c - эффективная плотность состояний в зоне проводимости, I - энергия ионизации примесного уровня. Суммарная скорость захвата электронов равна:
R_э = r_э- g_э = a_эN_t [п (1-f)-n₁f].
Аналогичные ф-лы имеют место для захвата дырок, характеризуемого соответствующими величинами r_д, a_д, g_д, R_д. Захват носителей заряда в полупроводниках может явиться первым этапом процесса рекомбинации носителей заряда через примесные центры: захват электрона из зоны проводимости и последующий захват дырки на тот же уровень (либо наоборот). Если для данного уровня a_э>>a_д, то электрон, захваченный на этот уровень, прежде чем рекомбинировать с дыркой, может быть много раз выброшен обратно в зону проводимости и захвачен снова. Такие примесные уровни наз. уровнями прилипания или ловушками для электронов; при a_д>>a_э имеем уровни прилипания для дырок. Уровни, для к-рых a_э~a_д, наз. уровнями рекомбинации. При захвате обоих носителей заряда на уровни прилипания с низким темпом выброса (малые b_э и b_д) неравновесное состояние может сохраняться очень долго, особенно при низких температурах.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

Захват носителей заряда в полупроводниках

Литература по захвату носителей заряда в полупроводниках