文档介绍：------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————第二章辐射与非辐射复合 LED 材料与器件材料与器件王立 ******@ncu.@ 南昌大学材料科学与工程学院第二章辐射与非辐射复合一、非平衡载流子二、辐射复合三、非辐射复合非辐射复合四不同复合机制的竞争四、不同复合机制的竞争一、非平衡载流子? 非平衡载流子与准费米能级热平衡状态是热跃迁形成的,一个能带内热跃迁是十分频繁的, 极短的时间内就可以导致一个带内的热平衡(皮秒级别) 。带与带之间的热跃迁要稀少的多,因此带与带之间的热平衡要缓慢得多(纳秒以上)。因此当非平衡载流子产生时, 就会出现既平衡( 带内) 又不平衡(带间)的状况。? 当导带和价带内各自处于基本平衡的状态,费米能级和费米分布函数是适用的, 但由于带间不平衡, 二者的费米能级不重合。此时费米能级称为“准费米能级”。导带的费米能级称为电子准费米能级, 记为 EnF ,价带费米能级称为空穴费米能级,记为 EpF 。则有: ------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————一、非平衡载流子? 非平衡载流子的复合根据复合过程的微观机构,分为: 直接复合——电子在导带和价带之间直接跃迁, 引起电子与空穴电子在导带和价带之间直接跃迁引起电子与空穴的复合。的复合间接复合——电子和空穴通过禁带的能级( 复合中心) 进行复合。根据复合发生的位置,分为: 体内复合、表面复合根据复合时能量释放的方式,分为: 发射光子——辐射复合发射声子——能量传递给晶格,变成晶格振动能量传递给其它载流子——俄歇复合非辐射复合一、非平衡载流子( a )剩余能量以发射光子的方式释放,辐射复合( b )剩余能量以发射声子的方式释放,非辐射复合一、非平衡载流子(a) 间接复合, 非辐射复合。(b) 直接复合, 俄歇复合,非辐射复合。(c )直接复合,辐射复合。二、辐射复合 1 、辐射复合的基本概念: 平衡状态下载流子的质量作用定律:存在外界激发时(光照,电注入) ,载流子浓度偏离平衡态:载流子浓度偏离平衡态⊿n、⊿p 为非平衡载流子浓度(过剩载流子浓度) 二、辐射复合非平衡载流子减少( 复合) 的速率: 双分子速率方程R :复合率, ------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— n,p :载流子浓度;流度 B :双分子复合系数,对于直接带隙 III-V 族半导体, B 的值 11~10-99cm3/s 约为 10-11 二、辐射复合 2、低激发密度下的辐射复合: 稳态光激发条件下, 任意 t 时刻: 根据双分子速率方程, 得到: 低激发密