
【電】 surface recombination velocity
表面複合速度(Surface Recombination Velocity)是半導體物理學中的核心參數,用于量化載流子在材料表面因缺陷或界面态引發的複合效率。其定義為:單位時間内,單位表面積内電子-空穴對的複合速率與表面載流子濃度梯度的比值,公式可表示為
$$
S = frac{J}{n_s - n_0}
$$
其中$J$為複合電流密度,$n_s$為表面載流子濃度,$n_0$為體區平衡濃度。
在器件工程中,該參數直接影響太陽能電池的轉換效率(降低約5-15%)和晶體管的漏電流特性。例如,矽材料表面經等離子體處理後,複合速度可從$10$ cm/s降至$10$ cm/s量級。權威研究表明,通過原子層沉積Al₂O₃鈍化層,能使III-V族半導體表面複合速度達到理論極限值$<10$ cm/s。
國際半導體技術路線圖(ITRS)将表面複合速度列為器件微縮化的關鍵監控指标,相關測量技術載于美國物理聯合會《應用物理評論》2023年刊發的表面表征方法論專刊。德國弗朗霍夫研究所2024年公布的行業白皮書指出,先進異質結電池要求表面複合速度控制在50 cm/s以下。
表面複合速度是半導體物理學中描述表面複合效應的重要參數,其定義和意義如下:
表面複合速度(通常用符號( S )表示)表示單位時間内通過單位表面積複合的電子-空穴對數(即表面複合率)與非平衡載流子濃度Δp的比值。數學表達式為: $$ text{表面複合率} = S cdot Delta p $$ 其中,( S )的量綱為速度單位(cm/s)。
當同時存在體内複合和表面複合時,實際測得的載流子壽命( tau )由兩者共同決定: $$ frac{1}{tau} = frac{1}{tau{text{體内}}} + frac{2S}{d} $$ 其中( d )為樣品厚度,( tau{text{體内}} )為僅考慮體内複合的壽命。
在半導體器件(如太陽能電池、光電探測器)中,降低表面複合速度可減少載流子損失,從而提高器件效率。例如,通過表面鈍化工藝可有效減小( S )。
【别人正在浏覽】