Излучательная рекомбинация электрона и дырки на ловушке

В сравнении с межзонной рекомбинацией более вероятной является рекомбинация с участием рекомбинационных ловушек (переход 5 на рисунке 2). Она протекает в два этапа. На первом этапе рекомбинационная ловушка захватывает, например, электрон из зоны проводимости. Таким образом, электрон выбывает из процесса электропроводимости. В этом состоянии ловушка будет находиться до тех пор, пока к ней не подойдёт дырка. При выполнении этих условий осуществляется второй этап рекомбинации – электрон переходит на свободный уровень валентной зоны (что эквивалентно захвату дырки из валентной зоны отрицательно заряженной ловушкой). Двух стадийный процесс рекомбинации более вероятен, так как он не требует одновременного присутствия в данном месте кристалла свободного электрона и дырки. Рекомбинационная ловушка воспринимает количество движения, необходимое для соблюдения закона сохранения импульса, и может забрать часть энергии, освобождённой в процессе рекомбинации. Роли рекомбинационных ловушек могут выполнять примесные атомы или ионы, различные включения в кристалле, незаполненные узлы кристаллической решётки.

Донорно-акцепторная межпримесная рекомбинация

При достаточно высоких концентрациях доноров и акцепторов и при низких тем­пературах может оказаться эффективной излучательная ре­комбинация на парах примесных атомов донор-акцептор, расположенных в решетке на некотором расстоянии друг от друга (переход 6 на рисунке 2).

Излучение происходит следующим образом. Неравновесный электрон безызлучательно захватывается ионизированным положительно заряженным донором, дырка – ионизированным акцептором, а затем происходит излучательный переход электрона с донора на акцептор. Энергия излучаемого при этом фотона определяется следующим выражением:

hn_max = E_g – E_D – E_A + e²/4πeR,

где e – диэлектрическая проницаемость кристалла, R – расстояние между атомными остовами водородоподобных примесей в донорно-акцепторной паре, E_D + E_A – сумма энергий ионизации одиночных донора и акцептора, e²/4πeR – энергия кулоновского взаимодействия электрона и дырки [3].