Міністерство освіти та науки України

Чернівецький державний університет

ім. Юрія Федьковича

А.В. Савицький, В.Р. Бурачек

ОПТИЧНІ ТА ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАПІВПРОВІДНИКІВ

Навчальний посібник Частина друга

Чернівці

“Рута”

2000

ББК 22.379.2я73

С 133

УДК 621.315.592+537.311.322:535 (075.8)

Друкується за ухвалою редакційно-видавничої ради

Чернівецького державного університету

Науковий редактор: Паранчич Степан Юрійович, доктор фізико-математичних наук, професор фізичної електроніки ЧДУ

Рецензент: Горлей Петро Миколайович, доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри фізичної електроніки ЧДУ

Савицький Андрій Васильович, Бурачек Віктор Романович

С133 Оптичні та фотоелектричні властивості напівпровідників. Частина друга: Навчальний посібник – Чернівці: Рута, 2000. – 93 с.

ISBN 966-568-261-Х

У посібнику коротко викладені основні закономірності домішкової фотопровідності та термостимульованої релаксації електропровідності. Розглянуті основні типи та механізми рекомбінації нерівноважних носіїв заряду в напівпровідниках.

Для студентів і аспірантів фізичних та інженерно-технічних спеціальностей вузів, а також спеціалістів у галузі фізики напівпровідників.

УДК 621.315.592+537.311.322:535 (075.8)

ББК 22.379.2я73

ISBN 966-568-261-Х  А.В.Савицький, В.Р.Бурачек, 2000

 Видавництво Чернівецького

державного університету “Рута”, 2000

ВСТУП

Взаємодія електромагнітного випромінювання з речовиною напівпровідника призводить до виникнення ряду ефектів, які мають важливе наукове і практичне значення. Особливо важливим є внутрішній фотоелектричний ефект, який полягає в іонізації атомів напівпровідника при поглинанні фотонів, внаслідок чого у напівпровіднику виникають додаткові (у порівнянні з термічною іонізацією) вільні носії заряду, які називають нерівноважними. Поряд зі збудженням нерівноважних електронів і дірок при освітленні напівпровідника у ньому неперервно відбувається взаємне знищення або рекомбінація нерівноважних носіїв заряду. Процес збудження нерівноважних носіїв визначається взаємодією іонізуючого випромінювання з речовиною напівпровідника і характеризується такими сталими параметрами, як коефіцієнт поглинання та квантовий вихід, тоді як процес рекомбінації залежить від взаємодії нерівноважних носіїв з речовиною і характеризується часом релаксації та часом життя носіїв.

Зауважимо, що характер процесів іонізації атомів напівпровідника залежить від типу іонізуючого випромінювання, але подальший рух і рекомбінація нерівноважних носіїв практично не залежать від того, яким саме випромінюванням вони збуджені. Це пояснюється сильною взаємодією носіїв заряду з кристалічною граткою речовини. Процеси рекомбінації в основному визначаються фізичними властивостями напів-провідника та основними параметрами локальних центрів.

Нерівноважні процеси, які протікають у напівпровідниках при опроміненні їх іонізуючим випромінюванням, можна розділити на три основні групи:

а) процеси ґенерування нерівноважних носіїв заряду;

б) процеси їх руху при наявності градієнта концентрації або при прикладенні зовнішніх полів (електричного, магнітного);

в) процеси рекомбінації нерівноважних носіїв заряду.

Процеси, віднесені до першої групи, та частина віднесених до другої групи розглянуті у першій частині даного посібника (А.В.Савицький, В.Р.Бурачек. Оптичні та фотоелектричні властивості напівпровідників: Навчальний посібник. Частина

- 3 -

перша. - Чернівці: Рута, 1999. - 99с.). У другій частині розглянуті такі питання: домішкова фотопровідність та її особливості (розділ 1); термостимульована релаксація електропровідності та визначення параметрів центрів прилипання та центрів рекомбінації (розділ 2); рекомбінація нерівноважних носіїв заряду (розділ 3). Значна увага приділяється питанням рекомбінації через домішкові центри в об’ємі напівпровідника та поверхневої рекомбінації. Розглянуті питання впливу поверхневої рекомбінації на об’ємні властивості напівпровідників, зокрема на розподіл неосновних носіїв заряду, ефективний час життя, спектральні залежності фоточутливості та фотопровідності.

У кінці кожного розділу подані контрольні запитання та задачі, які студенти можуть використати при самостійному вивченні матеріалу для контролю ступеня його засвоєння.

Навчальний посібник написаний на основі спеціального курсу “Взаємодія світла з речовиною напівпровідника”, який протягом ряду років читається як обов’язковий курс студентам кафедри фізичної електроніки Чернівецького державного університету, що спеціалізуються в галузі нетрадиційної енергетики та фізичної електроніки.