Cтраница 3
Мигрируя от эмиттера к коллектору, дырки проходят довольно значительные расстояния в полупроводнике л-типа, и поэтому чрезвычайно важное значение для эффективной работы транзистора имеет их процесс рекомбинации с электронами. Поэтому вполне понятны те большие усилия, которые делаются исследователями, работающими в области физики твердого тела, для увеличения времени жизни дырок и разработки приемов управления этим параметром вещества. Монокристаллы германия, предназначающиеся для изготовления транзисторов, сравниваются и оцениваются по величине времени жизни носителей тока. Время жизни носителей тока в монокристаллах германия является исключительно важным параметром, знание которого необходимо при конструировании полупроводниковых приборов. Характерные значения времен жизни носителей тока в германии находятся в пределах от нескольких микросекунд до 2000 - 3000 мксек. [31]
Наиболее детальные данные, полученные методом ИК-спектроскопии, в настоящее время имеются для накопления стабильных концевых молекулярных групп. На графиках показаны прямые, которые аппроксимируют начальные участки кривых накопления. Получение значений янач ( 0, Т) позволяет перейти, согласно выражениям ( 17), к оценке величин времени жизни молекул до их разрыва ( или среднего времени ожидания появления новых концевых групп) тгр при разных напряжениях и температурах. [32]
Поэтому в проблемах, возникающих при создании высоковольтных транзисторов этих двух типов, много общего. Как и в случае сплавных транзисторов при создании высоковольтных транзисторов с диффузионными эмиттером ч коллектором выбор удельного сопротивления исходного полупроводника и толщины базовой области осуществляется таким образом, чтобы получить максимально возможные значения пробивного напряжения перехода коллектор - база и напряжения прокола. Для кремниевых транзисторов, полученных с помощью двусторонней диффузии, могут возникнуть опасения, что спад времени жизни в результате термообработки очень сильно ограничит максимальную толщину базы и, следовательно, допустимое напряжение. Эти величины времени жизни не дают, однако, возможности получить в диффузионных транзисторах такую же толщину базовой области, как в сплавных приборах. Тем не менее, по пробивным напряжениям кремниевые транзисторы с диффузионными эмиттером и коллектором не уступают кремниевым сплавным п-р - п транзисторам. Если, сравнить распределение примесей IB этих приборах ( см. рис. 2 - 10 и 2 - 15), то можно заметить, что в диффузионных приборах пространственный заряд коллекторною перехода может расширяться не только в базовую область, но и Б сторону коллектора. [33]
В пределах наблюдавшихся на опыте изменений ( примерно вдвое) это время жизни обратно пропорционально концентрации примеси марганца. Произведения концентрации примеси на величину времени жизни в сильно легированных образцах п - или / ьтипа определены не были. [34]
Ар становится более сложным. Этот метод широко используется для определения времени жизни в кремнии и германии. Например, Артур, Бэрдсли, Гибсон и Хогарт [46] показали, что во избежание больших погрешностей при измерении величины времени жизни нужно применять ряд специальных мер. В случае кремния отступления от линейной характеристики коллектора могут быть весьма значительными, но эту трудность можно преодолеть, освещая коллектор стационарной подсветкой и модулируя свет, используемый для инжекции. Попадание рассеянного модулированного света в примыкающую к точечному коллектору область кристалла также может привести к серьезным ошибкам, но если приняты необходимые меры, то можно получить надежные данные. Метод, обеспечивающий получение пренебрежимо малых s, описал Хогарт [47], который успешно использовал этот метод для определения Ьрн Ln кремния. Некоторые детали метода определения времени жизни описал Вальдес [48], рассмотревший также различные меры предосторожности, которые следует принять, чтобы полученные результаты измерений времени жизни были надежными. [35]
О фотоэффектах и времени жизни в остальных соединениях III-V литературные сведения весьма бедны. InP, вероятно, является подходящим материалом для солнечных батарей ( см. гл. Рейнолдс, Лилберн и Делл [72] наблюдали фото-вольтаический эффект в точечном контакте с InP. Они изучали температурную зависимость спектра этого эффекта в диапазоне от 155 до 380 К и оценили по форме длинноволновой границы, что величина времени жизни равна 5 10 - 6 сек. Остается неясным, какую роль в данном случае может играть захват ловушками, который, возможно, присутствует. [36]
В принципе время жизни можно определить по изменению проводимости при постоянном освещении, но вследствие влияния ловушек величина стационарной концентрации носителей тока может существенным образом отличаться от той, которая была бы в отсутствие ловушек. В частности, если параметры тх и Т2, определенные в гл. Tlt будет иметь место гораздо более сильное изменение проводимости, и в результате погрешность измерения величин т или тр окажется очень большой. Многие авторы пользуются этим методом для определения т или тр, но пока нет возможности сравнить полученные таким образом результаты с данными другого метода, нельзя быть уверенным, что определено истинное значение величины времени жизни неосновных носителей тока. [37]
Излучение, связанное с рекомбинацией электронов и дырок в полупроводниках, известно с 1907 г, когда Раунд обнаружил испускание света карбидом кремния. Излучательная рекомбинация представляет собой процесс, обратный известному процессу фотовозбуждения В простейшем случае электроны зоны проводимости рекомбинируют с дырками, находящимися в валентной зоне; при этом энергия, примерно соответствующая ширине запрещенной зоны, выделяется в виде электромагнитного излучения, которое может быть испущено из полупроводника. Аналогично может происходить излучательная рекомбинация через локальные уровни примесей или дефектов; энергия эмиттируе-мых фотонов в этом случае меньше, чем ширина запрещенной зоны. Излучательная рекомбинация имеет место, когда в полупроводник инжектированы избыточные носители заряда, в результате чего возникает неравновесная ситуация Электроны и дырки могут либо спонтанно рекомбинировать с испусканием квантов излучения, либо рекомбинировать. Эффективность регенерации излучения зависит от соотношения величин времен жизни избыточных носителей тг и TO, относящихся соответственно к излучательному и конкурирующему безызлучательному процессам. [38]
Модулятор М формирует прямоугольный импульс света, попадающий через фильтр Ф и оптическую систему ОС на образец, включенный в электрическую цепь. Проводимость образца под действием света возрастает, и изменяется падение напряжения на нагрузочном сопротивлении RX, сигнал с которого через усилитель подается на осциллограф. Эта схема может быть приспособлена для измерения времени жизни фазовым методом. В этом случае модулятор М должен создавать синусоидальную модуляцию возбуждающего сигнала с частотой со. Сигнал фотопроводимости отстоит по фазе от возбуждающего сигнала на угол q, величина которого связана с величиной времени жизни т простым соотношением tg p шт. [39]
Динамика экситонного рассеяния подробно исследовалась с помощью различных спектроскопических методик. Так, методом оптического детектирования магнитного резонанса ( ОДМР) в нулевом поле [114] и при изучении фосфоресценции А - центров [115, 244] было получено, что время когерентности триплетного экситона при температуре жидкого гелия составляет 10 - 7 с. Однако измерения оптического поглощения [58], которые обсуждаются ниже, дают время когерентности экситонов - 15 - 20 пс. Опуская математические детали, можно резюмировать эти результаты следующим образом: время релаксации, измеренное в оптических экспериментах, отражает истинное время рассеяния ( пространств) отдельных А-состояний. Ширина линии магнитного резонанса значительно уже ( большее время когерентности) просто из-за того, что расщепления в нулевом поле триплетных состояний в отдельном акте рассеяния заметно не меняются. Если наглядно представить, что спины прецессируют когерентным образом, то время Т2 будет равно времени, за которое в результате спин-спиновых взаимодействий ( тспин) нарушается спиновая когерентность и которое раньше принималось [116, 85] за величину времени жизни спина в определенном А-состоянии. [40]