
【化】 electron-hole recombination
electron
【化】 electron
【医】 e.; electron
cavity; hole
【计】 positive carrier; positive hole
【化】 cavity; hole; positive hole
complex; composite; compound
【化】 recombination
【医】 combination; recombination
【经】 compound
电子空穴复合(Electron-hole recombination)是半导体物理中的核心概念,指半导体材料中导带的自由电子与价带的空穴相遇时,通过能量释放回归束缚态的过程。该现象直接关系到半导体器件的发光效率、热稳定性与载流子寿命。
从载流子动力学角度分析,复合过程可分为两类:
复合率可用以下公式表征: $$ R = B(np - n_i) + C_n n(n - n_0) + C_p p(p - p_0) $$ 其中B为双分子复合系数,C_n/p为Auger复合系数(德国Springer《半导体基础》第7章)。该过程对太阳能电池开路电压、激光二极管阈值电流等关键参数具有决定性影响(IEEE电子器件汇刊第68卷)。
电子空穴复合是半导体物理中的重要概念,指导带中的电子与价带中的空穴相遇后重新结合的过程,具体机制和效应如下:
能量跃迁与载流子消失
当导带中的电子跃迁回价带时,会填补空穴的位置,导致电子和空穴同时消失。这一过程伴随着能量的释放,能量可能以光子(如发光二极管)或声子(热能)形式释放。
复合的触发条件
通常由光照、电场等外界能量激发产生电子-空穴对,而复合则是系统恢复平衡的过程,例如在PN结中,载流子扩散形成的浓度梯度会加速复合。
辐射复合
电子与空穴直接复合并发射光子,常见于发光材料(如LED)。
非辐射复合
器件性能
复合过程影响半导体器件的效率,例如太阳能电池中过快的复合会降低光电转换效率,而LED中辐射复合则是发光的基础。
时间尺度
复合通常在微秒(μs)级完成,具体速率取决于材料性质和外界条件。
如需更深入的半导体能带理论或复合数学模型,可参考固体物理教材或专业文献。
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