д.ф.-м.н., доцент, зав. каф., кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики,
пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036
Dr. Sci. (Phys.–Math.), associate professor, chief of department, physic, heat engineering and power engineering department,
Revolution Av., 19 Voronezh
к.ф.-м.н., доцент, доцент, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики,
пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036
Cand. Sci. (Phys.–Math.), associate professor, associate professor of physic, heat engineering and power engineering department,
Revolution Av., 19 Voronezh
д.ф.-м.н., доцент, профессор, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики,
пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036
Dr. Sci. (Phys.–Math.), associate professor, professor of physic, heat engineering and power engineering department,
Revolution Av., 19 Voronezh
д.ф.-м.н., профессор, зав. каф., кафедра высшей математики,
пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036
Dr. Sci. (Phys.–Math.), professor, chief of department, higher mathematics department,
Revolution Av., 19 Voronezh
Предложена математическая модель кинетики перезарядки глубоких уровней в запрещённой зоне полупроводника, учитывающая процессы обмена носителями заряда между глубокими уровнями и обеими разрешёнными зонами, которая адекватно описывает неэкспоненциальный характер релаксации ёмкости. Разработан метод определения спектра глубоких электронных состояний, обладающий большей точностью и разрешающей способностью по сравнению с традиционными методами, использующими приближение времени релаксации. Представлены результаты численного эксперимента с использованием предлагаемой в работе модели кинетики перезарядки глубоких уровней в рамках предложенных приближений. Учёт генерационных и рекомбинационных составляющих процесса перезарядки всей совокупности глубоких уровней в запрещённой зоне полупроводника приводит к выводу о том, что кинетика ионизации этих центров, в общем случае, не подчиняется больцмановской статистике. Учёт процессов обмена зарядами между различными глубокими уровнями оказывает существенное влияние на кинетику их перезарядки. Результаты численного анализа показывают, что процесс ионизации глубоких уровней имеет более сложный характер, чем подразумевают стадийные кинетики. Сделан вывод о том, что в большинстве случаев все стадийные кинетики при релаксационной спектроскопии глубокоуровневых центров будут приводить к значительной методологической погрешности в определении параметров. Из результатов численного анализа следует, что плотность поверхностных электронных состояний оказывает существенное влияние в целом на кинетику перезарядки всех глубоких уровней. Проведённый с использованием данной математической модели анализ перезарядки донорных глубоких уровней выявил не только особенности ионизации глубоких уровней в полупроводнике, но и позволил дать ответ на некоторые вопросы, характерные для всей релаксационной спектроскопии глубоких уровней в целом.
Mathematical model of kinetics of charge deep levels in the forbidden band of the semiconductor, which takes into account the processes of carriers charge exchange between deep levels and both allowed bands, which adequately describes the nature of the non-exponential relaxation capacity, is proposed. A method for determining the spectrum of deep level transient spectroscopy having greater accuracy and resolution in comparison with traditional methods using a relaxation time approximation. The results of numerical experiments using the kinetics charge deep levels model in the frameworks of proposed approximations are presented. Account of generational and recombination components of charge exchange processes of all deep levels in the forbidden band of the semiconductor leads to the conclusion that the kinetics of ionization of these centers, in general, does not obey the Boltzmann statistics. Account of charge exchange processes between the deep levels a significantly effects on their recharge kinetics. Numerical analysis results show that the processes of deep levels ionization are more complicated than the staged-type kinetics. It is shown that in most cases stagedtype kinetics at deep level transient spectroscopy leads to significant methodological error in the parameters determination. From the results of numerical analysis follows, that the density of surface electronic states has a significant impact on the overall recharged kinetics of deep levels. Donor deep levels recharge analysis revealed not only the features of the deep levels ionization in semiconductors, but also allowed to answer some questions that are typical to all deep-level transient spectroscopy in general.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.