Жартылай өткізгіштерді зерттеудің кейбір тәсілдері

1. Кіріспе.

2. Негізгі бөлім.
2.1 Электрондармен кемтіктердің генерациясы және рекомбинациясы.
2.2 Заряд тасмалдаушылардың биполяр оптикалық генерациясы.
2.3 Заряд тасмалдаушылардың монополярлық оптикалық генерациясы
2.4 Рекомбинацияның механизімдері.
2.5 Зона аралық сәулелік рекомбинация.
2.6 Заряд тасмалдаушылардың ақау арқылы рекомбинациясы.

3. Қортынды.
4. Әдебиеттер.
        
        ҚАЗҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ҚАЗАҚ МЕМЛЕКЕТТІК ҚЫЗДАР ПЕДАГОГИКА ИНСТИТУТЫ
Физика – математика факультеті
Физика кафедрасы
Тақырыбы: Жартылай ... ... ... ... жұмысты орындаған
030240 – Физика-информатика
мамандығының 4-курс студенті: ... ... ... ... ... Ғ. К. ... ... ... Ғ. Д. ... ...... Кіріспе.
2. Негізгі бөлім.
2.1 Электрондармен кемтіктердің генерациясы және рекомбинациясы.
2.2 Заряд тасмалдаушылардың ... ... ... Заряд тасмалдаушылардың монополярлық оптикалық генерациясы
2.4 Рекомбинацияның механизімдері.
2.5 Зона аралық сәулелік рекомбинация.
2.6 Заряд тасмалдаушылардың ақау арқылы рекомбинациясы.
3. ... ... мен ... ... және ... тепе-тең күйде тұрған донорлық ... ... ... ... ... донорлық қоспаның
электрондары өткізгіштік ... ... ... ... ... ... электрондардың өткізгіштік зонаға өтуі басым болады. 1-
суретте стрелкалармен жылулық қозудағы ... ... ... ... ... ... болған және кристалл
торларының термодинамикалық ... ... ... ... ... зарядтарды тасмалдаушылар деп атайды.
1-суретте өткізгіштік зона мен валенттік зонадағы күйлердің ... f0(E), ... ... ... және ... ... ... күйлерге ие болатын (штрихталған аудандар) тепе-тең күйдегі
n0 электрондар мен p0 кемтіктердің концентрациялары ... ... ... ... мен ... ... ... электрондар валенттік зонадағы еркін күйлерді иеленеді, осының
нәтижесінде еркін электрон мен еркін кемтік жоғалады.
Термодинамикалық тепе-теңдікте генерация және ... ... ... G0 ... генерацияланатын, ал R0 арқылы – бір
уақытта кристалдың ... ... ... ... ... санын белгілейік. Рекомбинацияның ықтималдығы еркін ... ... ... ... ... -рекомбинациялану коэффициенті деп ... ... ... ... күйі үшін келесі теңдік тура
(2)
Бұл егжей –тегжейлі тепе –теңдік күйінің өрнегі болып табылады.
Жылулық генерациядан басқа еркін заряд ... ... ... ... да ... бар. ... олар жартылай өткізгішті
жарықпен сәулелендіргенде, күшті электр ... ... ... ... p-n ... ... ... арқылы пайда
болады. Осы жағдайлардың ... ... тепе – ... n ... p ... ... концентрациясы пайда
болады. Концентрациясы және энергиялық таралуы термодинамикалық ... ... ... ... ... ... ... болады. Ал олардың n , p концентрациясын тепе –теңдіксіз
деп атайды. Жартылай өткізгіштегі тепе ... ... ... ... ... тасмалдаушылардың артық концентрациясы деп атайды.
Оптикалық генерация кезінде заряд ... тепе ... ... жылулық энергиясынан артық кинетикалық энергияға ие
болуы мүмкін. Кристалл торының ақауларында шашырау ... ... оған ... ... ... ... Жарық генерациясынан
алған электрондардың энергиясы өткізгіштік зонада ... ... ... фонондарда шашырй отырып электрондар бір соқтығысқанда
торға 2*10-3эВ энергия береді. Осылайша, өзінің асық энергиясын беру ... ... ... ... 500 рет ... ... орташа еркін жолының ... 10-6 см, ал ... ... ... ... жуықтап 107 см/с
құрайтындықтан, екі соқтығысудың арасындағы ... ... 10-13 ... 5*10-11 с ... ... асық ... ... торының темперетурасына
ие болады. Сондықтан тепе –тең және тепе ... емес ... ... ... таралуы бірдей болады. Бұл ... ... ... ... ... ... ... өткізгіштік зонаның төменгі
шетіне ... ... ол ... емес ... асық энергиясын беріп
валенттік зонаның жоғарғы шетіне “көтеріледі”. Егер бұл жағдайда ... ... ... концентрациясы тепе- теңдіктегілерден аз ғана
ерекшеленсе, онда кристалға тепе – тең емес ... ... ... ... ... ... өзгертпейді, ол осылайша
кристалдың температурасын да өзгертпейді, ... ... ... ... ... ... ... мен кемдіктердің жалпы мөлшері ... – тең емес ... ... ... n былай
өрнектеледі: ... - ... ... ... Е ... ... болу
ықтималдығы fn пішіні ... ... ... ... онда fn анықтама бойынша электрондар үшін Фермидің квази
деңгейі болады. Онда электрондардың тепе-тең емес концентрациясы:
(5)
мұндағы ... үшін ... ... квази деңгейі.
Өңделмеген жартылай өткізгіштегі тепе-тең емес ... мына ... ... ... ... емес ... концентрациясы
(8)
Мұнда, - кемтіктің валенттік зонадағы Е ... ... ... Fp ... сай ... үшін Фермидің квази деңгейі, ол
(9) Фермидің кемтік үшін ... ... ... болмағанда былай жазуға болады:
(10)
2-сурет. Ферми –дирактың Fn электрондар үшін және Fp кемтіктер үшін екі
квази деңгейге бөлінуі, а –тепе-тең күй, б – ... емес күй. ... емес ... ... деңгейі әрқайсысы өзінің аймағына
бағытталынысқан, Fn электрондар үшін және Fp ... үшін екі ... ... ... емес күй үшін ... мен кемтіктер концентрацияларының
көбейтіндісі, оның тепе-теңдіктегі күйінен ерекшеленеді.
. ... ... ... деңгейлерінің арасындағы қашықтық
жүйенің термодинамикалық тепе-теңдіктен ауытқуын сипаттайды.
.
(12)
Бұл ... ... емес ... ... мен ... ... көрсетеді. Бұл жағдайда ... ... ... ... күштірек ерекшеленсе, тепе-
тең емес заряд тасмалдаушылардың көбейтіндісі тепе-тең концентрациядан
солғұрлым қатты ерекшеленеді.
Заряд тасмалдаушылардың ... ... ... генерацияның әсерінен электрондар мен кемтіктердің қандай да
бір концентрациясы ... ... ... ... ... ... және кемтік қосақтары ... ... ... ... ... деп ... Бұл жағдайда
жарық кванты жұтылғанда коваленттік байланыс үзіледі және түзілетін асық
электрондар мен кемтіктердің мөлшері бірдей:
(13)
Генерация ... ... ... ... ... және
стационар күйде бірлік уақыт ішінде коваленттік байланысының ... ... ... мен ... саны осы ... ... электрондар мен кемтіктердің санына тең. Тепе-тең емес
заряд тасмалдаушылар өте аз ... ... ... ... физикалық
энергиясы тұрғысынан тепе-теңдік күйдегіден ажыратылмай ... ... ... ... ... ... ... ие
деп санауға болады.
Қздырушы жарықты сөндіргеннен кейін электрондар мен кемтіктердің
концентрациясы рекомбинация нәтижесінде азаяды. Бұл ... ... ... ... кему жалдамдығы рекомбинация және жылулық
генерация ... ... ... (2), (13) ... ... отрып (14) теңдеуін келесідей жазуға
болады:
(15)
Қозудың аз деңгейі жағдайында ... ... ... ... ... (16) ... мына түрге келеді:
(18)
бұдан
,
(19)
мұндағы - қоздырулы жарықты сөндіргеннен ... ... ... ... ... аз ... жағдайында қоздыруды
тоқтатқаннан кейінгі электрондар мен ... асық ... заң ... азаяды және уақыт ішінде рекомбинация
нәтижесінде олардың мөлшері е рет кемиді. Осыдайша, электрондар ... асық ... ... өмір сүру ... ... ... емес заряд тасмалдаушылардың өмір сүру уақыты деп атайды. Меншікті
жартылай өткізгіш үшін электрондар мен кемтіктердің ... азаю ...... тең және мәні ...... қосақтың өмір сүру
уақытын анықтайды. Тепе-тең емес заряд тасымалдаушылардың көлемдік өмір
сүру ... мәні ... ... ... және оның ... тәуелді, ол 10-2 – ден 10-8 с – қа дейін өте кең ... ... ... ... ... ... болғанда (15) – тен
келесідей екенін анықтаймыз:
(20)
яғни рекомбинация жылдамдығы квадратының заң ... ге ... ... ... ... рекомбинацияда заряд ... ... ... ... ... көрінеді.
Егер лездік өмір сүру уақытын енгізсек, онда ... ... (20) – ға ... ... өмір сүру уақыты асық электрондардың консентрациясына
тәуелді және осыған ... ... шама ... ... ... уақыт мезетінде лездік өмір сүру уақыты әртүрлі мәнде болады,
заряд тасмалдаушылардың лездік өмір сүру ... бола ... ... ... ие ... ... сай ... деңгейлі инжекцияда (23) – ке сәйкес
лездік өмір сүру ... ... ... ол ... ... тасмалдаушылардың монополиярлы ... ... ... ... емес заряд тасмалдаушылардың генерациялану ... ... ... ... ... ... ... мүмкін. Жарықпен сәулелендіру кезінде донорлық деңгейлерден
өткізгіштік зонаға электрондардың тасмалдауына әкелетін донорлық ... ... ... ... ... қозу ... оптикалық генерация деп атаймыз. Ол негінде ... асық ... ... ... сипатталады. Бұл
жағдайда, жарық генерациялаған еркін электрондардың асық заряды донорлық
қоспаның оң иондарының ... бір – ... ... ... ... ... ... бейтараптығы
бұзылмайды.
Егер тепе-тең емес электрондар өткізгіштің қандай да бір обылысында
генерацияланса, онда осы ... ... ... ... . ... асық ... ... олардың жартылай
өткізгіштің жарықтанбаған обылысына жылжуын туғызады. ... ... ... ... ... ... көлемдік теріс заряды, ал электрондар тастап ... ... ... ... ... оң ... жинақталады.
Егер t=0 уақыт мезетінде ... ... ... ... ... туғызған электр өрісі, қандай да бір ... ... ... ... ... ... тоғын туғызады.
Токтың өтуі нәтижесінде тығыздығы I – ге тең, ал ... ... ... , ... ... ... бағынады.
(26)
Ал электр өрісінің кернеулігімен көлемдік заряд Пуассон ... - ... ... ... ... - ... тұрақтысы.
(26) және (27) теңдеулерден келесідегідей екені шығады:
(28)
Бұдан уақыт ... ... ... ... ... ... - ... мезетідегі көлемдік зарядтың тығыздығы:
(30)
Бұл диэлектрлік немесе Максвеллдік рекомбинация ... ... ... сан мәнін бағалайық. және ... үшін (29) – дан ... ... ... оптикалық генерациялануы жағдайында ... ... ... ... сай ... ... ... кемтік көлемдік заряд пайда болады. Басқаша айтқанда, ... ... ... ... ... заряд өткізгіштік тоғы
нәтижесінде қыздырушы жарықты сөндіргеннен кейін орта ... ... ... ... механизмдері.
Жартылай өткізгіштердегі тепе-тең емес заряд ... ... зона ... ... және ... арқылы
рекомбинациялану деген негізгі типке жатқызуға болады.
Зона аралық рекомбинация электронның ... ... ... ... бос күйге өтуі кезінде іске асады, бұл еркін электрон
мен еркін кемтіктің жойлуына ... Бұл ... ... ... сақталу заңдары орындалғанда іске асады. Өткізгіштік зонада
электронның энергиясымен квази ... Е1 және р1 ... ... ... Е және р ... онда ... мен квази импульстің сақталу
заңдары келесідегідей жазылады:
(31)
Мұндағы Q – электронның кристалл ... ... ... ... ... бөлінетін энергия.
- асқын энергияның қалай шашырамайтындығына байланысты зона аралық
рекомбинация 3 типке жатқызылады: егер рекомбинация процесінде бөлінетін
энергия жарық ... ... ... рекомбинацияны сәулеленетін немесе
фотондық деп атайды; егер рекомбинация процессінде ... ... ... яғни ... ... шығындалса, рекомбинация сәулелік емес
немесе фонондық деп ... егер ... ... ... ... ... заряд тасмалдаушыға берілсе, рекомбинация ... оже ... деп ... өткізгіш кристаллда әр қашан энергетикалық деңгейлері тиым
салынған зоналарда болатын ... ... ... зона ... ... ... жергілікті деңгейлері арқылы рекомбинация
жүруі мүмкін. Өткізгіштік зонадан электронды және ... ... ... ... ... ... рекомбинациялық дефент деп
атайды. Бұл жағдайда өткізгіштік электроны мен ... ... ... іске ... ... ... ақау өткізгіштік зонадан
электронды қармайды, одан соң ... да бір ... ... ... ... ... Электронның неғұрлым төмен энергетикалық деңгейге
өткен кезінде энергияны шығындау тәсіліне ... ... ... ... немесе фонондық болады.
Зона аралық сәулелік рекомбинация.
Зона аралық сәулелік рекомбинацияда өткізгіштік зонадан электрон
валенттік зонаға ... бұл ... ... тиым ... ... ... жарық кванты бөлінеді:
(32)
Темодинамикалық тепе-теңдікте бірлік уақытта ... ... ... ... ... ... тасмалдаушылар мөлшері егжей-тегжейлі
тепе-теңдік қағидасына сай ... ... ... ... ... тең. ... ... тепе-тең сәулелену
тығыздығы бір секундта бірлік көлемде жұтылатын ... ... ... ... ... ... тепе-тең электрондар
мен кемтіктердің концентрацияларының көбейтіндісіне пропорционал;
(33)
Мұндағы - зона ... ... ... ... ... ... ... емес заряд тасмалдаушылардың концентрациялары
және . Олар параграф 2 – де ... ... ... ... ... мен ... Бұл ... тасмалдаушылардың туындауы ... онда R ... ... емес ... мен ... ... сақталады. Сондықтан қалыптасқан - ді анықтай отырып
келесі қатынасты жазуға болады:
(34)
Зона арадық сәулелік ... ... емес ... өмір сүру уақытын анықтаймыз (18) – ге сәйкес электронда
үшін:
(35)
Сыртқы қозу тоқтатылғанда, ... ... ... ... R ... интенсивтілігі мен R0н тепе-тең генерация
жылдамдығының айырымымен анықталады. болғандықтан,
(36)
(35) – ті ескергенде келесідей жазылыда:
(37)
Мұндағы - жүйенің тепе-теңдік күйден ... ... ... ... ... ... кемтіктер үшін жазуға
болады:
(38)
шаманы (34) және (33) ... ... – ға n және p ... ... және - ні мен ... ... (37) мына түрге келеді:
(41)
Егер болса, онда (41) теңдеу былай ықшамдалады:
(42)
Алынған өрнекті талдайық: қозу деңгейі аз ... ... (33) ... ... болатын меншікті жартылай өткізгіш үшін,
(44)
n – тиіпті ... үшін (n0 >> ... ... ... ... үшін (p0 >> n0)
(46)
(44) – (46) формулаларды талдау, зона ... ... ... ... ... тепе-тең емес заряд тасмалдаушылардың өмір
сүру уқыты жоғары болса және тиым салынған зонаның ені аз ... ... ... ... ... ... емес ... тасмалдаушылардың
өмір сүру уқыты, меншікті жартылай өткізгіштегі ... аз ... аз және ... ... мен ... ... ол кемиді.
Сәулелік зона аралық рекомбинация үшін өмір сүру ... ... ... яғни ... ... эаряд
тасмалдаушылардың концентрациясы аз қозу ... ... ... ... ... тасмалдаушылардың концентрациясының логарифмдік
шкаласын болғандықтан Ферми деңгейі күйінің сызықтық шкаласы сияқты
қарастыруға болады, оның ортаңғы ... ... ... ... ... ... мәніне сәйкес келеді. Келтірілген тәуелділіктерден
меншікті жартылай өткізгіште қозу деңгейін ... ... өмір ... күрт ... және ... ... ... салыстырмалы әлсіз
өзгереді.
Тепе-тең сәулелену үшін Эйнштейін теориясын қолданып - ... ... үшін ... P және ... ... ... ... келесіні құрайды:
.
(47)
фотондар алып тұрған ұяшықтардың санын анықтау үшін осы ... ... ... ... ... ... ... сәулеленетін Р импульсті фотондардың жалпы саны
келесіге тең:
(49)
мұндағы 2 ... ... ... поляризациясын ескереді.
Фотонның импульсі () энергиямен келесідей байланысқан:
(50)
мұндағы - алынған ортадағы фотонның жылдамдығы; с – ... ... - ... сыну ... ... ... (50) – ден мынаны аламыз:
(51)
бұны (49) – ға қойғанда, 0 – ден 4- ға ... ... ... ... ... v фотонның жұтылу ықтималдығын g(v) деп ... ... ... жағдыайында сәулелену интенсивтілігіне тең,
жұтылу интенситілігі үшін келесідей өрнек аламыз:
(53)
фотонның өмір сүру уақытының шамасы, оның жұтылу ... ... ... ... жүру жолы мен ... ... ... болады. Мұнымен қоса фотонның еркін жүру жолының ұзындығы
жұтылу коэффициентіне, яғни - ге кері пропорционал. Нәтижесінде
келесіні аламыз:
(54)
(54) – тен g(v) ... (53) – ке ... ... ... өмір сүру ... ... ... ауысулар үшін
кейбір жартылай өткізгіштер үшін өткізгіштік зонасы – валенттік зона ... ... ... - ... ... шама.
|полупроводникв |Eg, э |ni, см-3 | | | |
| | | | | | ... As |1,43 ... ... |0,009 с |0,37 ... As |0,31 ... ... |15 мкс |0,24 ... Sb |0,18 ... ... |0,62 мкс |0,12 ... |0,41 ... ... |2,4 мкс |0,21 ... |0,32 ... ... |2 мкс |0,19 ... |0,29 ... |1,5*1021 | |0,25 |
1 ... ... зона ... ... ... тепе-тең
емес заряд тасмалдаушылардың өмір сүру уқыты тиым салынған зонаның ... ... ... - дің ... ... ... салыстырмалы түрде тиым салынған зона аз енді ... ... Тиым ... ... ені ... ... ... деректермен эксперименттік ... ... ... Бұл жартылай өткізгіштерде сәулесіз ауысулар ... ... және (46) ... ... қоспалау дәрежесін арттырғанда
тепе-тең емес заряд тасмалдаушылардың өмір сүру ... ... ... ... ... үшін () ол келесіні құрайды:
Материалдың қоспалау дәрежесі артуымен ... зона ... ... ... ... ... ... қоспа концентрациясынң
артуымен бірге ақаулар саны артады және тұзақ арқылы рекомбинация ... ... зона ... ... ... ... ... неғұрлым таза жартылай өткізгіш материалдарды қолданған дұрыс.
Егер бір мезетте екі еркін электронның және бір ... ... ... және бір ... ... ... орын ... олардың екеуі
рекомбинацияланып және энергияларын сәйкес зона «ыстық» болып неғұрлым
жоғары энергетикалық деңгейге ... ... ... ... береді.
«ыстық» тасмалдаушы соқтығысу нәтижесінде өзінің ... ... және ... ... ... ... ... бұл процесі,
зонадағы еркін заряд тасмалдаушының неғұрлым төменгі энергетикалық деңгейге
бөлінген энергия нәтижесінде өтуі электрон-кемтік ... ... ... кері ... ... табылады. 4-суретте соққылы
рекомбинацияның үшінші заряд тасмалдаушы ретінде ... ... ... ...... ... еркін электронмен соқтығысу ықтималдығы
n2p, ал кемтікпен p2n – ға пропорционал. Осылайша, ... ... ... зона аралық ... ... ... ... ... анықталады:
(56)
мұндағы және - үшінші заряд тасмалдаушы ретінде электрон немесе
кемтік қатысқан соққылы рекомбинация коэффициенттері. (56) – дағы екі ... ... ... ... ... ... ... коэффициенттерінің басқа типті
рекомбинация жағдайында сәйкес коэффициенттерден ерекшелетіндігін айтып
өтуіміз керек.
(56) – ға n және р ... ... және - ны ... ... ... - нің ... бойынша орналастырсақ
келесіні аламыз:
(57)
(18) – ге ... ... ... аз деп ... [] зона ... рекомбинация жағдайында тепе-тең емес заряд тасмалдаушылардың өмір
сүру уақытына өрнек табамыз. Ол үшін (57) – ден ... және ... ... нен ... мүшелерді ескермесек, келесіні аламыз:
(58)
дербес жағдайларды қарастырамыз.
1. Меншікті жартылай өткізгіш (n0=p0=ni)
(59)
Көріп тұрғанымыздай, меншікті жартылай өткізгіште зона ... ... ... ... емес ... ... өмір ... температура артса және тиым салынған зонаның ені кемісе төмендейді.
2. Донорлық жартылай өткізгіш ( n0>>p0; n0>>ni )
(60)
3. Акцетторлы ... ... ( p0>>n0 ; p0>>ni ... ... меншікті жартылай өткізгіш үшін тепе-тең емес заряд
тасмалдаушылардың өмір сүру уақыты зона ... ... ... екендігі шығады. Қоспалы жартылай өткізгіште рекомбинацияның ... өмір сүру ... ... ... ... ... ... болады. Ол артқанда тепе-тең емес электрон-кемтік қосағының
негізгі заряд тасмалдаушыларымен соққысы көбейді және өмір сүру ... - дің ... ... ... 5 - суретте
көрсетілген.
Эксперименттік зерттеулер ... зона ... ... ... көрсетеді. Ол тек тиым салынған зонаның ені тар жартылай
өткізгіштерде жеткілікті жоғары температурада ғана ... ... ... және деп ... болады. Осы жағдай үшін
(57)-ден екі бірінші қосылғыштарды, яғни және - тан ... алып ... ... ... аламыз:
(62)
бұл жағдайда лездік өмір сүру уақыты
(63)
(63) – тен қозудың жоғары деңгейінде соққылы аймақ аралық рекомбинация
үшін лездік ... ... ... ... ... ... ... шығады.
Заряд тасмалдаушылардың ақау арқылы рекомбинациясы.
Нақты жартылай өткізгіш материалдар ... ... ... тиым ... зонасында бір немесе бірнеше деңгей жасайтын
бірнеше тиіпті қоспадан тұруы ... ... ... ақау бейтарап және бір таңбалы
қозғалыстағы заряд тасымалдаушыларды ұстауға, және босатуға ... ... ... немесе қармау орталықтары деп аталады. Жартылай
өткізгіште ... ... ... ... тұзақтардың бір типі
болатын қарапайым жағдайды ... ... ... Ni – тең, ал олардың энергетикалық деңгейлері
Ет тиым салынған зонаның ортасына жақын жатсын дейік. Осы тұзақтар арқылы
рекомбинациялану ... ... ... ... көп ... ... ... өткізгіште электрон мен
кемтіктің рекомбинациясы келесідей жүреді. Бейтарап ақау теріс ... ... ... ... электронды қармайды. Одан соң ақау ... ... ... бұл ... ... ... ... қамауына
барабар. Еркін кемтіктердің концентрациясы кемігенде екінші процесстің
ықтималдығы азаяды және электронның эмиссиясы яғни ... ... ... өтуі орын алуы ... материалда кемтіктер көп болса, онда оларды ақаулар интенсивті
құрайды, яғни ... ... ... ... ... одан соң
электронның өткізгіштік зонадан қармауы орын ... ... ... аз ... кемтіктің босау процесі, яғни
кемтіктің валенттік зонаға қайтуы орын алады.
Қарастырылған процесстерді мөлшерлік ... ... Егер ft=f ... ... ... толу ... ... онда 1- ft ақауда
электронның болмауының, яғни оның бос болуыныың ықтималдығы болады. Сонда
өткізгіштік зонадағы n ... ... және ақау ... ... Nt(1-ft) ... ... ... ақаулардың
қармау интенсивтілігі келесіге тең:
(64)
мұндағы - тепе-тең емес электрондарды ... ... ... ... ... ... ...
қайтатын саны Ntft ақаулардағы ... ... - ... ... ... ... зонадағы тепе-тең емес электрондардыың концентрациясының
өзгеруі қармау және ... ... ... анықталады:
(66)
және коэффициенттерінің арасындағы байланысты анықтау үшін
термодинамикалық тепе-теңдік күйін қарастырамыз. Термодинамикалық ... ... ақау ... ... толтыру ықтималдығы
Егер тепе-тең емес күйде өну ... онда ... емес ... ... өмір сүру ... көбісі тепе-теңдік деңгейден
ерекшеленбейді. Сондықтан, тепе-тең заряд тасмалдаушылар да ... ... ... ... деп ... ... ... ға негіздеп термодинамикалық тепе-теңдік жағдайында ( ... ... ... ... ... деңгейі ақау деңгейімен сәйкес келетін өткізгіштік
зонадағы электрондардың ... ... (67) – ні ... ... ... түрде түрлендіреміз:
(69)
Бұл өрнек өткізгіштік зонадағы электрондардың ақаулармен қармалу және
олардың ақаулардан өткізгіштік ... ... ... ... ... электрондардың концентрациясының өзгеру жылдамдығын анықтайды.
Валенттік зонадағы тепе-тең емес ... ... ... ... анықталады.
(70)
Мұнда бірінші қосылғыш ақаулар қармайтын кемтіктердің санын, екіншісі –
ақаулардан валенттік зонаға қайтып ... ... ... ... ... ... ... үшін қармау және иондану
коэффициенттері болып табылады. ... ... ... ... ... ... Ферми деңгейі ақаулар деңгейіне сәйкес келетін валенттік
зонадағы ... ... ... ... – ді (70) – ке ... ... ... өрнек кемтіктерді ақаулардың қармауы және оларды ақаулардан
валенттік ... ... ... нәтижесінде тепе-тең емес кемтіктер
концентрациясының өзгеру жылдамдығын анықтайды.
(69) және (73) – ті қолданып ... ... ... Ол ... зонадағы тепе-тең емес электрондардың және
валенттік ... ... ... ... ... ... ... ионынан тұратын біртекті жартылай өткізгіш
үшін локалды электр - ... ... ... ... ... үшін
электр-бейтараптық шарты мына түрде:
(75)
Донорлық қоспаның иондарының саны тепе-тең емес күйде де ... ... ... – ті (76) – дан ... ... ... ... үшін қатынас аламыз:
немесе
(77)
Егер жартылай өткізгіштегі ақаулардың концентрациясы асық ... ... ... аз, яғни ... ... ... ... ескермеуге болады. Бұл жағдайда
электрондардың асық концентрациясы кемтіктердің асық концентрациясына тең,
яғни
(78)
Бұл жағдайда, ... оны ... ... ... ның ... (69) – ға қойып, келесіні аламыз:
(80)
Осы қатынасқа негіздеп, ақау арқылы рекомбинациядағы тепе-тең емес
заряд ... өмір сүру ... ... болады:
(81)
(81) - ді ескеріп, нәтижесінде келесіні аламыз:
(82)
Белгілеулер енгіземіз
.
(83)
(83) – ті ... (82) ... ... түрде жазылады:
(84)
болатын, қозудың аз деңгейінде ... емес ... өмір сүру ... ... ... күйіне тәуелді тұрақты
температурада, яғни материалдың қоспалау ... ... ... ... аз ... ... қосағының өмір сүру
уақыты асық заряд тасмалдаушылардың концентрациясына тәуелді ... мен ... ... ... ... және
және шамаларын беретін рекомбинациялық ақаудың энергетикалық
деңгейінің күйіне тәуелді.
(85) формулаға негіздеп, - ның ... ... ... ... 4 негізгі обылысты бөліп көрсетуге болады (7-сурет).
1.Облыс. n – типті қатты қоспаланған жартылай өткізгіш. Ферми деңгейі
өткізгіштік ... ... ол ... ... ... ... ... яғни . Бұл ... ... ... үшін ... ... ... ... ескеріп, (85) – тен мынаны аламыз:
(86)
Осылайша, n – типті қатты қоспаланған жартылай өткізгіште ... ... мен ... өмір сүру ... ... және - ге тең,
яғни негізгі емес тепе-тең заряд ...... өмір ... ... Бұл ... ... ... жылдамдығы
электрондар толтыратын кемтіктерді ақаулардың қармау актсінің санымен
анықталады. ... де, ... (8 - ... ... қатты
қоспаланған электронды германийде кемтіктердің өмір сүру уақыты тұрақты.
(86) – ны ... Бұл ... n – ... ... ... кемтік
валенттік зонада орын ауыстырып теріс зарядталған ... ... ... бір ықтималдығына ие болады деген ... ... Осы ... ... бағалау үшін кемтікті қармаудың
эффективті қимасын қолданамыз. (48) – ге ... ... емес ... бір ... қармау ықтималдығы кемтікті ақаудың қармауының
эффективті қимасына және ... ... ... ... ... жартылай өткізгіштегі кемтіктердің өмір сүру
уақыты
.
(88)
Ол рекомбинациялық ақаулардың ... ... және ... артуына әкелетін өтізгіштің температурасының артуымен бірге азаяды.
2. Облыс. n – типті жартылай өткізгіш әлсіз қоспаланған. ... ... ... ... ... ... ... төмен, бірақ тиым
салынған зонадан жоғары жатады, яғни Бұл ... ... ... үшін ... ... орын ... үшін ... келесі түрге келеді:
(89)
(89) – дан Ферми деңгейі ... ... ... емес ... өмір сүру ... ... заң ... өседі. Бұл
жағдайда, Ферми деңгейі неғұрлым ... ... ... ... дәрежесі солғұрлым төмен, сондықтан ... ... ... ... Бұл ... өмір сүру ... артуына әкеледі.
Бұл 7-суретте келтірілген деректермен дәлелденеді.
3. Облыс. p – типті әлсіз қоспаланған жартылай өткізгіште Ферми деңгейінің
орналасуы () < ... ... бұл ... ... үшін ... ... ... негіздеп, (85) – тен өмір сүру уақыты үшін формула аламыз:
(90)
Акцепторлық жартылай өткізгіш үшін тиым салынған ... ... ... ... ... ... ... тепе-тең емес заряд
тасмалдаушылардың өмір сүру уақыты ... ... ... Бұл, р – ... ... ... ... өткізгіште тіптен барлық
ақаулр бос және олар өткізгіштік зондан электрондарды оңай қармайтындықтан
іске асады. Өткізгіштік кемтіктердің санының артуымен бірге ақауға ... ... ... ... ... ... ... ақаулардан босау процесінің
интенсивтілігі төмендейді және тепе-тең емес ... ... ... ... азаяды (7-сурет).
4. Облыс. Ферми деңгейі ... ... ... р – ... ... ... ... ал (7.85) – тен келесі шығады:
(91)
мұндағы - электронды қармаудың эффективті қимасы.
Осылайша, р – типті қатты қоспаланған жартылай ... ... ... ... өмір сүру ... ... - ге тең. Ол ... - заряд тасмалдаушылардың өмір сүру ... ... ... ... күйіне тәуелсіз. Мұндай жартылай өткізгіште барлық
тұрақтылар электрондардан бос және ақау қармайтын ... ... ... ... саны көп ... тез ... ... Электрондардың ақаулардан өткізгіштік зонаға кері
тасмалдау процессі толығымен жоқ және өмір сүру ... ... ... ... ... ... ... қозу деңгейінің
үлкен жағдайын қарастырамыз. (84) – тен келесіні аламыз:
(92)
Осы қатынастан көріп отырғанымыздай, қозудың үлкен ... ... емес ... мен кемтіктердің ақау арқылы рекомбинациясында
өмір сүру уақыты электрондармен кемтіктердің концентрациясына тәуелсіз, тек
ақаулардың санымен және қасиетімен анықталады.
Қортынды
Дипольдық жұмыстың ... ... ... мынадай қортындыға келдік:
1. Оптикалық қоздыру кезіндегі электрондармен кемтіктердің
генерациясы мен ... ... ... ... есептеу жолдары көрсетілген.
2. Зона аралық ... ... ... ... өмір сүру ... ... ... байланысты теориялық жолмен есептеп, оның
экспериментке сәйкес келетіні көрсетілді.
3. Тепе – тең емес ... ... ... өмір ... Ферми деңгейінің орналасуына тәуелділігі және ток
тасмалдаушылардың өмір сүру ... ... ... жолмен есептеліп көрсетілді.
Әдебиеттер
1. Е.Ф.Гросс, Б.С. Разбирин, С.А. ... ... и ... в ... ... ... и аналог эффекта Мессбауэра»
Докл. АН СССР т. 147 , 338 – 340, ... W.E. Bron ... of high – ... phonons». Rep. Phys. 43.
301 – 352 (1980).
3. W.E. Bron, Singer I.L. ... and ... of high – ... by ... ... Solid. State. 1976, 14, №7. ... ... А.В.Акимов, С.А.Басун, А.А.Каплянский, Р.А.Титов. Влияние тепловых
импульсов на ... ... ... ... ... н – парафиновых матрицах. ФТТ. 20в1. 220 – 227. 1978.
5. ... ... ... В.Б.Тимофеев, Излучательная
рекомбинация НЭДПв кристаллах CdS. ЖЭТФ 68, 1, 335 – 346. 1975.
6. R.E.Leheny, J.Shah. ... ... for the ... ... – hol Liquid in II – VI ... Phys. Lett. 1976. 37.
6.871 – 874.
7. И.Б.Левинсов «Физика фононов больших энергий», Мир.М. 1976.
8. ... ... ... ... ... ... ... монокристаллов CdS. ФТТ. 1973. т 15. в9. 2694
– 2700.
9. Н.В.Агринская, Н.Н.Зиновьев, ... ... ... люминесценции и их связь с концентрацией мелких примесей в
кристаллах теллурида кадмия. ФТП в.1. 172 – 174. 1980.
10. ... ... ... И.Д.Ярошецкий.
Рекомбинационное излучение экситонов высокой плотности в кристаллах
геллурида кадмия. ФТП 1980. ... 55 – ... ... J.Shah. ... of ... excited carriers in ... of an electron – hol Liquid diagram. Phys. Rev. Lett.
1977, 38, №5. 511 – ... ... ... Т.И.Галкина. Генерация неравновесных фононов в
полупроводниках и диэлектриках импульсно нагреваемой металлической
пленки: ... и ... ФТП, 2001, 35, 3, 446 – ... ... ... в полупроводниках» М. Наука. 1971.
14. ... III ... ... ... ... полупроводники». ФТП, 37, 7, 769 – 771.
15. Н.Н.Зиновьев, И.Д.Ярошецкий. Исследование излучательной рекомбинации
в кристаллах сульфида ... при ... ... оптического
возбуждения. ФТП. 1980. №3 464 – 471.
16. А.П.Степанов, В.М.Грабов. Электрон – плазменное ... ... ... примеси кристаллах висмута. ФТП, 2002, 36, 9,
1045 – 1050.
17. Н.Н.Зиновьев, И.Д.Ярошецкий. ...... ... ... ... – дырочной плазме кристаллов CdS. Письма в ЖЭТФ
т. 33 в.2. 109 – 113. 1981.
18. Ф.Платцман, ... ... и ... в плазме твердого тела.
М. «Мир», 1975.
19. J.G.Gay Screening of exitons in Semiconductors. Phys. Rev. 4,8 2567 ... ... ... ... ... – плазменный переход ... ФТТ т.20. в. 6. 1850 – 1856. ... Зона ... ... ... ... тұзақтар арқылы рекомбинациясы кезіндегі алмасуы.
Nt
Еt
Ес
7-сурет. Тепетең емес заряд тасмалдаушылардың өмір сүру уақытының Ферми
деңгейінің орналасуына тәуелділігі.
2
111
3
4
103
102
101
1014
1015
1016
П0,см-3
8-сурет. Электронды германийдегі кемтіктердің өмір сүру ... ... ... ... Термодинамикалық тепе-тең күйдегі еркін заряд тасмалдаушылардың
жылулық рекомбинациясы және олардың концентрациясы.
F
Fc
F
Fn
Fp
2- сурет. Ферми деңгейінің тралуы. а) тепе – тең, б) тепе – тең емес ...... Зона ... ... ... кезіндегі өмір сүру уақытының
Ферми деңгейінің орналасуына байланысы.
()

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Көлемі: 32 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 500 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Дәрістік сабақ тезистері39 бет
Аудиттің әдісі мен тәсілдері24 бет
Талшықты оптикалық байланыс73 бет
Тауар қозғалысының бухгалтерлік есебі55 бет
Жартылай өткізгіштер19 бет
Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі48 бет
Жартылай өткізгіштердегі электр тогы6 бет
Шалаөткізгіштер21 бет
Әртүрлі материалдан жасалған өткізгіштердегі түйісу құбылыстары48 бет
1.санитарлық көрсеткіш микроорганизмдердің сипаттамасы. оларға қойылатын талаптар. 2. Санитарлық микробиологиялық зерттеудің әдістері мен принциптері5 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь