M4 Génération-Recombinaison

Topique

Un niveau d'énergie profond au sein de la bande interdite de ce matériau semi-conducteur — le même niveau profond déjà identifié par un autre modèle de cet ensemble — intervient dans la recombinaison Shockley-Read-Hall (SRH) entre un électron et un trou. Ce même niveau profond capture d'abord l'un de ces deux porteurs de charge, selon leur ordre d'apparition, puis l'autre, leur permettant ainsi de se recombiner via ce niveau profond plutôt que de devoir se recombiner directement à travers toute la bande interdite. La forte densité de ces niveaux profonds dans ce matériau semi-conducteur explique la fréquence plus élevée de cette recombinaison SRH.

Cette même recombinaison SRH se combine, selon la règle de Matthiessen, avec la recombinaison radiative (où un électron et un trou se recombinent directement entre les bandes en émettant un photon) et la recombinaison Auger (où l'énergie libérée par cette recombinaison est transférée à un troisième porteur de charge au lieu d'être émise sous forme de photon). Ensemble, elles déterminent la durée de vie moyenne totale des porteurs minoritaires dans ce matériau semi-conducteur. La règle de Matthiessen additionne les taux de recombinaison de chacun de ces trois mécanismes, de sorte que le plus rapide, et non leur moyenne, prédomine sur cette durée de vie moyenne totale. Le fait que cette recombinaison SRH, médiée par ce niveau profond, soit plus rapide que la recombinaison radiative et la recombinaison Auger implique que la durée de vie totale des porteurs minoritaires est donc principalement déterminée par la recombinaison SRH.

C’est pourquoi ce modèle, avec ses trois mécanismes de recombinaison et la durée de vie totale des porteurs minoritaires qu’il a initialement établie, fait de cette même durée de vie totale le paramètre critique dont dépendent deux modèles différents au sein de cet ensemble : celui décrivant un dispositif photovoltaïque et celui décrivant une LED ou un laser à semi-conducteur. Plus cette durée de vie totale des porteurs minoritaires est courte, moins chaque porteur de charge minoritaire survit longtemps avant de se recombiner et, par conséquent, moins le dispositif photovoltaïque et la LED ou le laser à semi-conducteur sont efficaces pour utiliser ce même porteur de charge minoritaire avant de le perdre. La densité de ces niveaux profonds, la même densité de défauts qui dégrade déjà, selon la relation de Messenger-Spratt, cette demi-vie des porteurs minoritaires lorsque des dommages par déplacement, décrits par un autre modèle distinct de celui de cet ensemble, sont introduits dans ces mêmes niveaux profonds, augmente, ce qui entraîne la domination de la recombinaison SRH, et par conséquent, encore plus marquée sur la recombinaison radiative que sur la recombinaison Auger au sein de cette demi-vie totale des porteurs minoritaires.

ID:4504