
【電】 recombination velocity
semiconductor
【計】 quasi-conductor; SC
【化】 semiconductor
【醫】 semiconductor
apparently; on the surface; professedly
【電】 recombination velocity
在半導體物理學中,"表面複合速度"(Surface Recombination Velocity)是描述載流子在材料表面因複合作用而損失速率的量化參數。其定義為:單位時間内通過單位表面積複合的載流子數目與該區域載流子濃度梯度的比值,數學表達式為:
$$ S = frac{J}{Δn} $$
其中S代表複合速度(cm/s),J為載流子流密度(cm⁻²s⁻¹),Δn為表面過剩載流子濃度(cm⁻³)。該參數直接影響器件性能,例如在太陽能電池中,高複合速度會導緻開路電壓下降。
從微觀機制分析,表面複合主要受三個因素影響:
實驗測量方面,國際半導體技術路線圖(ITRS)推薦采用微波光電導衰減法(μ-PCD)進行非破壞性檢測。美國國家标準與技術研究院(NIST)的最新研究顯示,矽材料經過原子層沉積Al₂O₃處理後,表面複合速度可從10⁴ cm/s降至10² cm/s量級。
該參數在器件建模中的重要性體現在:通過求解連續性方程時,表面複合速度作為邊界條件直接影響載流子濃度分布的數值解精度。IEEE Transactions on Electron Devices多篇論文證實,忽略表面複合效應會使MOSFET器件的漏電流模拟誤差超過30%。
參考文獻: 《半導體物理學(第7版)》,劉恩科等著,電子工業出版社 施敏,《半導體器件物理與工藝(第三版)》, Wiley出版社 NIST Technical Note 2106 IEEE Xplore Digital Library 文獻數據庫
半導體表面上的複合速度(Surface Recombination Velocity)是描述半導體表面載流子複合效率的重要參數,其核心定義和意義如下:
1. 基本定義
表面複合速度(S)表示單位時間内通過單位表面積複合的電子-空穴對數量,單位為cm/s。它量化了表面複合過程的快慢,數值越大表明表面複合作用越強。
2. 物理意義
表面複合主要發生在半導體與外界(如氧化層、金屬接觸等)的界面處,由于表面存在高密度的複合中心(如懸挂鍵、缺陷态等),載流子在此處更容易發生複合。複合速度S可理解為載流子被表面“捕獲”并複合的速率,類似于載流子向表面運動的等效速度。
3. 影響因素
4. 應用與影響
高表面複合速度會導緻器件性能下降,例如太陽能電池的效率損失、晶體管的漏電流增加等。因此,在半導體器件制造中,常通過表面鈍化技術抑制複合速度。
如需進一步了解表面複合的數學模型(如與體複合的區别),可參考半導體物理相關教材或研究文獻。
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