Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
Из (3.39) очевидно, что при постоянной интенсивности света f время фотоответа остается постоянным, в то время как чувствительность фотопроводника уменьшается, так как «/Tn=f=const.
Рассмотрение фиг. 8, б показывает, что хотя при повышении температуры происходит сближение квазиуровней Ферми, однако ни время жизни, ни время фотоответа существенно не изменяются. Следовательно, в этой модели как фототок, так и время фотоответа будут независимы от температуры при постоянной интенсивности света.
Рассматриваемая здесь модель отличается от модели, разобранной в § 3, только тем, что в ней состояния Nt распределены по энергии, в то время как в § 3 предполагалось, что они локализованы на некотором уровне, расположенном между Ein и зоной проводимости. В модени, рассматриваемой в § 3, время фотоответа не зависит от интенсивности света. В рассматриваемой здесь модели такая зависимость есть. Насколько известно автору, другой модели, дающей для однородного фотопроводника уменьшение времени фотоответа с ростом интенсивности света при постоянном времени жизни, не существует, при Этом данная модель соответствует весьма существенномуРекомбинация
53
предположению о непрерывном распределении локальных уровней в запрещенной зоне.
Следует также указать иа то, что исследование времени фотоответа является очень чувствительным методом обнаружения ничтожно малых концентраций уровней прилипания. Например, при малых интенсив-ностях света (см. фиг. 8, а) достаточно концентрации уровней Nt, равной IO7 см~3 в интервале kT вблизи квазиуровня Ферми, чтобы время фотоответа изменилось заметным образом. Видимо, причина того, что квазинепрерывный фон низкой концентрации часто не обнаруживается в обычных исследованиях, заключается в том, что не попользуется метод измерения времени фотоответа.
§ 10. Модель, соответствующая условию lp~Fa (0,5<а<1)
Широко известным примером люксамперной характеристики с нецелым показателем а является характеристика для SbzSa, используемого в телевизионных трубках типа видикон. В этом случае наблюдается зависимость Ip ~ і70-68 в широкой области изменений интенсивности света.
Делались попытки согласовать такой необычный показатель со смешанным механизмом мономолекулярной и бимолекулярной рекомбинации. Очевидно, такое решение вопроса неправильно, так как, за исключением узкой переходной области интенсивностей света, должна наблюдаться сначала линейная люкс-амперная характеристика (мономолекулярная рекомбинация) , переходящая при увеличении интенсивности света в характеристику вида (бимолекулярная рекомбинация). Переходная область, соответствующая нецелому показателю характеристики, не может простираться на несколько порядков величины интенсивности света. Следовательно, необходимо предложить специальную модель для объяснения такой люксамперной характеристики.Модель, показанная на фиг. 9, а, отличается от модели, описанной в предыдущем параграфе, в двух отношениях: 1) в темноте уровни рг отсутствуют или
а
б
фиг. 9. Модель для объяснения значений показателя характеристики 0,5<а<1.
их концентрацией можно пренебречь; 2) уровни N1 имеют экспоненциальное распределение по энергиям:
Л?,(?) = Лехр(—(3.41)
Температура Ti является формальным параметром, подбором которого можно регулировать скорость роста концентрации N1(E) с энергией. Здесь мы предполагаем, что Tf>T, где T — температура окружающей среды. (Как будет показано ниже, условие Ті<Т соответствует модели, рассмотренной в § 5.)Рекомбинация
55
Предположим, что
Ec
Nr > j N,(E)dE;
Ef
будем считать также для простоты рассуждений, что сечения захвата носителей одинаковы для уровней Nr и Ni. На самом деле допустимо существенное отличие сечений захвата, так как такое отличие практически не влияет иа ход рассуждений. Для определенности предположим, что Sn-CSp, так что концентрация возбужденных светом электронов много больше концентрации дырок, т. е. пУ>р.
На фиг, 9,6 показано распределение зарядов при некоторой средней интенсивности света; Ejn и Ejv — квазиуровни Ферми, определяемые концентрациями пар. Демаркационные уровни Dn и Dp несколько сдвинуты вниз относительно Ejn и Ejpt так как Kr^pr. Например, если nT—\WpT, то этот сдвиг составляет 0,1 эв при комнатной температуре. Распределение электронов и дырок по уровням, расположенным между Dn и Dp, однородно и не зависит от энергии.
Такая простая физическая картина соответствует показателю люксамперной характеристики (величина которого зависит от распределения уровней Nt). меньшему чем единица. С увеличением интенсивности света все большее количество уровней Nt превращается из уровней прилипания в уровни рекомбинации. Это изменение характера уровней происходит потому, что квазиуровень Ферми Ejn перемещается, пересекая уровни Nt, к зоне проводимости. Поскольку концентрация центров рекомбинации для электронов рт увеличивается, время жизни электронов уменьшается. Это соответствует показателю люксамперной характеристики, меньшему единицы.
В хорошем ііриближении концентрация незаполненных уровней рт равна концентрации уровней Nt, расположенных между равновесным уровнем Ферми в темноте Ej (фиг. 9, а) и квазиуровнем Ферми Ejn (фиг, 9,6). Эти бывшие ранее пустыми уровни становятся теперь уровнями рекомбинации. Более точнаяоценка pr требует учета уровней, расположенных, между Ejn и Dn, который практически сводится к введению множителя (1+рг/пг). Поскольку pr<nr, величину рт можно оценить приближенно: