高二物理竞赛陷阱效应课件

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陷阱效应当半导体处于非平衡态时，杂质能级具有积累非平衡载流子的作用，即具有一定的陷阱效应一般把具有显著陷阱效应（即积累的非平衡载流子数目可以和导带价带中的非平衡载流子数目相比拟）的杂质能级称为陷阱，相应的杂质或缺陷为陷阱中心。复合中心：空穴陷阱：电子陷阱：1.定义:所有杂质能级都具有陷阱效应无论何时，总存在载流子产生和复合两个过程产生率G：单位时间单位体积内产生的电子—空穴对复合率R：单位时间单位体积内复合的电子—空穴对1.直接产生/复合直接产生：直接复合：产生率：G复合率：②大注入条件：△n=△p>>n0,p0,n1,p1比较直接复合间接复合小注入大注入n型p型由于复合中心对非平衡载流子的俘获能力强，rp，rn大大超过直接复合的俘获系数r，所以复合中心的存在大大促进了非平衡载流子的复合，降低了材料的寿命。杂质半导体中的复合过程有两类，且与材料的能带结构有关。

实例：金在硅中的复合作用n型：EtA作用，Au－对空穴的rp作用p型：EtD作用，Au＋对电子的rn作用通过控制金浓度，可以改变非平衡少数载流子寿命少量的有效复合中心改变寿命，对电阻率影响小开关器件及有关电路中作为缩短非平衡少子寿命的有效手段金在硅中的两种能级n型p型表面复合存在表面复合原因禁带中引入能级间接复合在实际半导体器件中，决定少数载流子寿命的，在很大程度上受半导体样品表面形状和表面状态的影响，即所谓表面复合。实验发现考虑表面复合后，总的复合概率：：有效寿命表面电子能级：表面吸附的杂质或其它损伤形成的缺陷态，它们在表面处的禁带中形成电子能级。同时考虑体内复合与表面复合时，这时寿命要比单纯地由体内复合决定的寿命更短些。表面复合率:单位时间内通过单位表面积复合掉的电子—空穴对数目。直观而形象的意义：由于表面复合而失去的非平衡载流子数目，就如同表面处的非平衡载流子(△p)s

以S大小的垂直速度流出了表面。表面复合对性能有决定性影响，希望它尽可能低些。为了提高晶体管和集成电路的稳定性和可靠性，必需获得良好而稳定的表面条件。表面复合快慢的描述表面复合速度表面薄层内非平衡载流子的浓度Us=S(△p)s1/s·cm21/cm3cm/s表面复合的实际意义降低表面复合速度，改善半导体器件的性能

因为较高的表面复合速度，使注入的载流子在表面复合消失，严重影响器件性能增大表面复合，获得较为准确的测量结果

在某些物理测量中，可消除金属探针注入效应影响

载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子－－空穴复合时，将多余的能量传给另一载流子，使此载流子被激发到能量更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余的能量以声子形式放出。俄偈（Auger）复合n型p型俄歇复合杂质带俄歇复合的性质带间俄歇复合在窄禁带半导体中及高温情况下起着重要作用与杂质和缺陷有关的俄歇复合，影响半导体发光器件的发光效率2.特征陷阱效应对多数载流子是不显著的，一般都是指少数载流子的陷阱效应。杂质能级与平衡时的费米能级重合时，陷阱作用最强。(Why)陷阱的存在大大增长了从非平衡态恢复到平衡态的驰豫时间，对半导体中的一些物理过程可能产生重要影响。电子落入陷阱后，基本不能与空穴复合，必须首先被激发到导带，然后再复合研究表明,P型硅中存在两种陷阱:衰减开始时,两种陷阱都基本饱和(被电子占满),导带中尚有相当数目的非平衡载流子.图中,A部分主要是导带子中电子复合衰减所致;B部分主要是浅陷阱电子的衰减所致;C部分主要是深陷阱中的电子衰