Физика твердого тела. Полупроводники, диэлектрики, магнетики. Морозов А.И. - 34 стр.

                             33

распределения дырок в валентной зоне) описывается
распределением Ферми-Дирака с неравновесным, вообще говоря,
значением химического потенциала µ . Таким образом, за
характерные времена электрон-фононного взаимодействия
~10 − 13 c электроны сосредотачиваются в пояске шириной
порядка Т вблизи дна зоны проводимости, а дырки – в таком же
пояске вблизи потолка валентной зоны.
      За столь малое время количество электронов и дырок
практически не изменяется. Это происходит за существенно
большее время, называемое временем рекомбинации.
      В чем же состоит процесс рекомбинации? Рекомбинация
является процессом, обратным процессу генерации НЗ. При
рекомбинации электрон и дырка исчезают, передавая свою
энергию какой-либо частице. Этой частицей может быть фотон,
такую рекомбинацию называют излучательной. Поскольку все
электроны сосредоточены вблизи дна зоны проводимости, а
дырки – вблизи потолка валентной зоны, то излучательная
рекомбинация без участия каких-либо других частиц возможна
только в прямозонных полупроводниках, где возможно
удовлетворить в таком процессе законам сохранения. При этом
излучение будет происходить на частоте, близкой к ωc .
    Следовательно, если мы будем генерировать НЗ в
прямозонном полупроводнике излучением на частоте ω > ωc , то
он будет излучать на другой частоте ω ' ≈ ω c . Это явление
называется фотолюминесценцией.
     Если же полупроводник непрямозонный, то излучательная
рекомбинация невозможна без участия третьей частицы.Такой
частицей может быть примесь (рекомбинация Холла – Шокли -
Рида). Сначала примесь захватывает один из пары
рекомбинирующих НЗ, а затем второй. В результате энергия
электрон-дырочной пары уносится фотоном, а импульс
передается кристаллу в целом.
     Возможна безизлучательная рекомбинация, при которой
энергия и импульс электрон-дырочной пары передаются другому
НЗ (рекомбинация Оже).