Влияние релаксации носителей заряда на спектры донорно-акцепторной рекомбинации с учетом кулоновских корреляций

Abstract

Представлены результаты численного моделирования спектров донорно-акцепторной рекомбинации в компенсированных полупроводниках с учетом электростатических флуктуаций, связанных с наличием ионизированных примесей. Наличие кулоновских корреляций в системе частично ионизированных примесных центров приводит к возникновению особенностей в спектрах рекомбинации, зависящих от энергетической релаксации носителей заряда. Рассмотрены предельные случаи отсутствия релаксации, частичной релаксации основных и неосновных носителей заряда, а также полной релаксации системы электронов и дырок, локализованных на примесях. Интерпретация полученных методом численного моделирования результатов проведена с использованием разработанной ранее аналитической модели, в которой отдельно рассматриваются вклады в рекомбинацию равновесных и фотовозбужденных носителей заряда. Показано, что при определенных экспериментальных условиях линии излучения, соответствующие этим вкладам, могут спектрально разрешаться.

Представлено результати чисельного моделювання спектрів донорно-акцепторної рекомбінації у компенсованих напівпровідниках з урахуванням електростатичних флуктуацій, які пов’язані з наявністю іонізованих домішок. Наявність кулонівських кореляцій в системі частково іонізованих домішкових центрів призводить до виникнення особливостей в спектрах рекомбінації, що залежать від енергетичної релаксації носіїв заряду. Розглянуто граничні випадки відсутності релаксації, часткової релаксації основних та неосновних носіїв заряду, а також повної релаксації системи електронів та дірок, які локалізовані на домішках. Інтерпретацію отриманих методом чисельного моделювання результатів проведено з використанням розробленої раніше аналітичної моделі, в якій окремо розглядаються внески в рекомбінацію рівноважних та фотозбуджених носіїв заряду. Показано, що при певних експериментальних умовах лінії випромінювання, які відповідні цим внескам, можуть спектрально розділятися.

In the article we present results of numerical simulation of donor-acceptor recombination spectra in compensated semiconductors taking into account electrostatic fluctuations due to presence of ionized impurities. A presence of Coulomb correlations in the system of partly ionized impurities leads to appearance of peculiarities in recombination spectra depending on energy relaxation of charge carriers. We consider limiting cases of an absence of the relaxation, a partly relaxation of majority or minority carriers and a full relaxation of the system of electrons and holes which localized on impurities. We carry out an interpretation of obtained results using a developed earlier analytical model in which we consider separately a contribution of equilibrium and photo-excited charge carriers. We show that under certain experimental conditions two spectral lines due to these contributions can be resolved in spectra.