M4 Geração-Recombinação

Tópico

Um nível profundo dentro da banda proibida deste material semicondutor — o mesmo nível profundo já estabelecido por outro modelo deste conjunto — medeia a recombinação de Shockley-Read-Hall (SRH) entre um elétron e uma lacuna neste material semicondutor. Este mesmo nível profundo captura primeiro um desses dois portadores de carga, dependendo da ordem em que ocorrem, e depois o outro, permitindo que se recombinem entre si através deste nível profundo, em vez de terem que se recombinar diretamente através de toda a banda proibida. O fato de este material semicondutor ter uma densidade maior desses níveis profundos significa que essa recombinação SRH ocorre com mais frequência.

Essa mesma recombinação SRH combina-se, de acordo com a regra de Matthiessen, com a recombinação radiativa, na qual um elétron e um buraco recombinam diretamente entre as bandas emitindo um fóton, e com a recombinação Auger, na qual a energia liberada por essa mesma recombinação entre um elétron e um buraco é transferida para um terceiro portador de carga em vez de ser emitida como um fóton, para determinar em conjunto a vida média total dos portadores minoritários nesse material semicondutor: a regra de Matthiessen soma a taxa de recombinação contribuída por cada um desses três mecanismos separadamente, de modo que o mais rápido dos três mecanismos, e não a média deles, é o que acaba dominando essa vida média total dos portadores minoritários. O fato de essa recombinação SRH, mediada por esse nível profundo, ser mais rápida que a recombinação radiativa e que essa recombinação Auger signifique que a vida média total dos portadores minoritários é, portanto, determinada principalmente por essa recombinação SRH.

É por isso que este modelo, com seus três mecanismos de recombinação e o tempo de vida total do portador minoritário que estabeleceu inicialmente, torna esse mesmo tempo de vida total o parâmetro crítico do qual dependem dois modelos diferentes dentro deste conjunto: o que descreve um dispositivo fotovoltaico e o que descreve um LED ou laser semicondutor. Quanto menor for esse tempo de vida total do portador minoritário, menos tempo cada portador de carga minoritário sobrevive antes de recombinar e, consequentemente, menos eficientes serão o dispositivo fotovoltaico e o LED ou laser semicondutor na utilização desse mesmo portador de carga minoritário antes de perdê-lo. A densidade desses níveis profundos, a mesma densidade de defeitos que já degrada, de acordo com a relação de Messenger-Spratt, esse tempo de vida do portador minoritário quando o dano por deslocamento descrito por outro modelo distinto deste conjunto é introduzido nesses mesmos níveis profundos, aumenta, fazendo com que essa recombinação SRH domine, consequentemente, ainda mais sobre essa recombinação radiativa e sobre essa recombinação Auger dentro desse tempo de vida total do portador minoritário.

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