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(共13张PPT)
表面复合
2023/3/9
重庆邮电大学微电子教学部
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表面复合
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。
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但是，金在硅中的两个能级并不是同时起作用的。
在n型硅中，只要浅施主杂质不是太少，费米能级总是比较接近导带的，电子基本上填满了金的能级，即金接受电子成为Au 。所以，在n型硅中，只有受主能级EtA起作用。
而在p型硅中，金能级基本上是空的，金释放电子成为Au+，因而，只存在施主能级EtD。
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在掺金的硅中，少子寿命还与金的浓度Nt成反比。
例如在n型硅中，金浓度从1014cm-3→1017cm-3，少子的寿命约从10-7s→10-10s。
因此少量 的有效复合中心，能大大缩短少子寿命。这样，就不会因为复合中心的引入，而严 重影响如电阻率等其他性能。
掺金工艺是缩短少子寿命的有效手段。
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无论在n型硅或p型硅中，金都是有效的复合中心，对少子寿命产生极大的影响。
有人用实验方法确定了在室温下：
rp=1.15 10 7 cm3/s rn=6.3 10 8 cm3/s
假定硅中金的浓度为5 1015cm 3/s，
则n型硅和p型硅的少数载流子寿命分别为
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考虑表面复合后的总复合几率：
影响表面复合的因素
(1) 表面粗糙度
(2) 表面积与总体积的比例
(3) 与表面的清洁度、化学气氛有关
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电子、空穴在复合过程中通过和邻近的第三个载流子的相互作用，把多余的能量和动量转交给该第三者。——俄歇复合
这是一种三粒子过程。
这种三粒子过程只有在参与过程的粒子在空间上相距很近时才有较大的跃迁几率：或者是有较高的载流子浓度，或者是有关载流子局域在束缚态中。
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与杂质和缺陷有关的俄歇复合过程是影响半导体发光器件的发光效率的重要原因
带间俄歇直接复合在窄禁带半导体中及高温情况下起着重要作用
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带间俄歇复合
(是碰撞电离的逆过程)
俄歇复合速率：Re=γnn2p, Rh=γpnp2
碰撞电离产生率： Ge=gnn ， Gh=gpp
净复合速率
(Re+Rh)-(Ge+Gh)=(np-ni2)(γnn+γpp)
少子寿命τ
小注入时，
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陷阱现象
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成为陷阱的条件
杂质能级上的电子数
其中
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成为陷阱的条件
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成为陷阱的条件
成为有效电子陷阱的条件
则要求
或者

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