Излучательная рекомбинация в полупроводниках
В. С. Вавилов
2. Теория прямой рекомбинации электронов и дырок с испусканием фотона
3. Экспериментальные методы возбуждения и исследования спектров рекомбинационного излучения
4. Спектры собственного и примесного рекомбинационного излучения германия
а) Собственное излучение
б) Примесное излучение
5. Излучательная рекомбинцаия в кремнии
6. Излучательная рекомбинцаия в полупроводниковых соединениях (InSb, GaSb, InP, PbS)
7. Цитированная литература
Рекомбинация электронов и дырок в полупроводниках является одним из важнейших физических процессов, определяющих свойства и возможности применения полупроводников в электронике и других областях. Прямая рекомбинация электронов и дырок с испусканием фотона, а также и излучательные переходы электронов на локальные уровни дефектов или примесей во многих случаях представляют собой «процессы высшего порядка», т. е. полная скорость рекомбинации определяется безызлучательными переходами. Тем не менее исследование спектров инфракрасного «рекомбинационного излучения» дал за период с 1952 г. важные сведения о зонной структуре, энергетических уровнях примесей и дефектов и колебаниях кристаллической решетки германия, кремния и ряда других полупроводников. Было выяснено, что в полупроводниках с узкой запрещенной полосой, например антимонида индия и сернистом свинце, вероятность излучательной рекомбинации близка к единице.
Рекомбинационное излучение представляет собой один из видов люминесценции. Возможно, что изучение излучательной рекомбинации при «электрическом» возбуждении путем инъекции носителей заряда через p-n-переходы окажется полезным в связи с теорией электролюминесценции. Заметим, что свечение кристаллов карбида кремния при прохождении тока, открытое О. В. Лосевым в 1923 г. 37 , можно рассматривать и как один из видов электролюминесценции и как рекомбинационное излучение SiC, представляющего собой полупроводник с широкой запрещенной полосой.
В связи с тем, что ниже будет рассматриваться излучательная рекомбинация в полупроводниках, в применении к которым термин «рекомбинационное излучение» достаточно широко распространен, он будет использован и далее, хотя никакой принципиальной разницы между рекомбинационным излучением и люминесценцией нет. Следует считать, что по мере усовершенствования чувствительных приемников инфракрасного излучения, исследования спектров рекомбинационного излучения станет общепринятым методом изучения примесей и структуры полупроводниковых кристаллов в той же мере, как измерение оптического поглощения и фотопроводимости.
В настоящем обзоре излагаются основные теоретические представления об излучательном рекомбинации в полупроводниках и экспериментальные результаты, полученные до конца 1958 г.
2. Теория прямой рекомбинации электронов и дырок с испусканием фотона