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非晶态半导体载流子的漂移迁移率

  (绥化学院物理系黑龙江绥化 152061) 载流子在整个漂移过程中要被浅的陷阱 ,因为定域态之间的迁移率是很小的)反复俘获和释放 如果平均来讲,载流子在陷阱中停留的时间用 tp ,在扩展态中 自由运动的时时间用 ts 表示 ,则整个的输运时间为 tt 而在非晶态半导体中存在着扩展态、尾部定域态 因此需要同时进行分析;第二 ,晶态半导体中的费米能级通常 是随着温度变化而变化的 而非晶态半导体中的费米能级通常是“钉札”在禁带之中 ,基本不随温度变化而变化 我们通过理论分析和实验测量来研究非晶态半导体定域态的载流子的漂移迁移率 Ett扩展态的迁移率为 Ets因而有 、漂移迁移率的实验验证ts ts 如果简化假设,浅陷阱是单能级 Et ,导带迁移率为 Ec 非晶态半导体载流子漂移迁移率的测量和分析是研究定域态特性的主要实验方法之一 。在两个电极之间放入厚度为 的非晶态半导体片,如图 所示。两个电极间加电压 ,其中一个电极对光是透明的 ,光照在电极板下面产生一薄层的电 —空穴对,载流子 电子或空穴)就是在电场 的作用下向另一个电极漂移 。需要控制注入的电荷量比较小 以保证在载流子的漂移过程中可以认为并没有改变样品中的电场 tpNt ET这个技术首先被 Spear 等人发现了 ,它与通常晶态半导体中漂移迁移率的测量是不一样的 。后者适用于介电弛豫时 间比较短 ,样品中的载流子分布满足电中性条件 ,可以直接测 量出少数载流子的漂移迁移率 。这里的实验方法适用于高电 阻率的材料 ,介电弛豫时间长 来不及建立电中性条件 。可以通过改变电压的极性 分别测量电子和空穴的漂移迁移率 收稿日期]2005 ,黑龙江绥棱人,绥化学院物理系主任 ,教授 基金项目]黑龙江省自然科学基金项目 ,项目编号 :A04 183其中 Nt 为浅陷阱密度 Et表示陷阱深度 ,Nc 为迁移 率边处的有效能级密度 。代入式 ,可知电导激活能分别为 51eV。根据式 EF和式 E1 51eV(10) 所以有 11eV (11) 把式 结果代入上式,则得出 08eV (12)这与漂移迁移率实验中 Ntexp NcKT 通常可以近似为 Ncexp NtKT 对于远离扩展态而处于禁带中部的定域态 我们称为深陷阱 ,这些陷阱中的电子很不容易释放到扩展态 。当电子在 这些陷阱中的“寿命”远远大于载流子传输时间 tt ,就可以近似认为这些陷阱对于测量的结果没有什么贡献 。相反 如果有些定域态能级距离扩展态较近 这些定域态的“寿命”接近或者小于载流子传输时间 09eV是十分一致的 。由以上电导率和漂移迁移率随温度变化 在非晶态半导体中 ,通常把禁带中的缺陷定域态看作深陷阱 的实验结果可以画出非晶硅能态密度示意图(见图 当然,这里只是举出典型例子 ,非晶硅态弯度分布是与工艺条 件有关的 、漂移迁移率μD与温度 、结论测量漂移迁移率μD 与温度 对于掺杂非晶硅中的电子漂移迁移率和空穴漂移迁移率经过系统的研究 型非晶硅材料中,发现随掺磷浓 度的增加 ,电子迁移率可以改变两个数量级 可能存在着电子在磷施主杂质之间的跳跃导电。但是在掺硼 型非晶硅的空穴漂移迁移率的实验中,却没有发现类似的现 曲线,其斜率就可以定出陷阱深度 。但尾部定域态并不是 一个单一能级 ,而是分布在一定能量范围 Ev),分析表明 ,可以认为曲线斜率就反映了 如果Nc ,Nt 为已知 ,还可以用曲线的截距估计出扩展态的迁移 ,非晶硅电子μo5cm2/ Vsec 。从该图中可以看出,它与图 :非晶态硅电导率与温度的关系参考文献 197(1989) 国防工业出版社,1994 样品都是相同的),大约在 250 左右,lgμ 高于250 19eV,低于 250 温度高于250 ,主要是扩展态导电,激活能反映了尾部定 域态的宽度

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