Процессы захвата, заряда, прилипания и рекомбинации носителей заряда

Если электроны и дырки в результате поглощения фотона стали свободными, то они будут оставаться свободными до тех пор, пока не будут захвачены каким-либо дефектом решетки или до ухода их из кристалла в электроды. Центры, захватывающие носители, можно разделить на две группы:

1) центры прилипания, когда захваченный носитель имеет большую вероятность перейти снова в свободное состояние в результате теплового возбуждения, чем рекомбинировать с носителем противоположного знака (рис. 2.42, а, электронные ловушки 2 и 2’, дырочные ловушки 1 и 1’);

2) центры рекомбиинации, когда захваченный носитель имеет большую вероятность рекомбинировать с носителем противоположного знака, чем снова быть возбужденным в свободное состояние (рис. 2.42, а, процесс захвата дырки 3 и электрона 4 центрами рекомбинации).

Три простых типа процессов рекомбинации показаны на рис. 2.42, б – переход 5, когда свободный электрон прямо рекомбинирует с дыркой (прямая рекомбинация); переход 6, когда электрон захватывается возбужденным центром, захватывающим дырку; переход 7, когда дырка захватывается возбужденным центром, захватившим электрон.

В большинстве случаев рекомбинация происходит через центры захвата, когда примесным центром сначала захватывается электрон, а затем дырка (переход 9) или, наоборот, сначала электрон с примесного центра падает в валентную зону (захват дырки), а затем на освободившийся на примесном центре уровень попадает электрон из зоны проводимости (переход 8).

При рекомбинации носителей, так же как и при генерации, должны соблюдаться законы сохранения энергии и импульса, при рекомбинации освобождается энергия, которая может или излучаться в виде света (излучательная рекомбинация), или выделяться в виде тепла (фононов) (безызлучательная рекомбинация), или передаваться другому (свободному) электрону (ударная рекомбинация).