表面缺陷及扩散对宽禁带半导体载流子动力学的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

宽禁带半导体是指禁带宽度eg2.3ev的材料，其具有禁带宽度大、耐高电压、抗腐蚀、耐高温等突出优点，特别适合制作高频、耐高温、耐高电压、高效率的集成电子器件。在整个20世纪50～60年代中,人们从理论和实验等方面对各种缺陷的结构性质、动力学性质以及对半导体其它物理性质的影响,都进行了富有成效的系统研究。

当有外部作用如光注入（连续光或脉冲光）时，半导体产生非平衡载流子，外部作用撤除后，由非平衡状态恢复为平衡状态，过剩载流子可通过表面复合、间接复合、直接复合及非辐射复合的方式消失，就半导体载流子而言，任何时候都在电子和空穴都在不断产生和复合，非平衡载流子的平均存在时间即为非平衡载流子寿命Г。非平衡载流子寿命可以被认为是最关键参数。

2. 研究内容和预期目标

在实际的晶态半导体中总是存在着一定数量的各种缺陷,如点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷等,它们在决定晶态半导体的许多物理性质方面起着重要的作用,特别是在控制晶态半导体中的载流子输运过程和光学特性方面尤为突出。对于半导体材料，其中表征载流子输运特性的参数主要有载流子寿命(carrier lifetime,τ)、扩散系(diffusion coefficient, d)和表面复合速率(surface recombination velocities, s1和s2)等。本论文主要研究表面缺陷和扩散对宽禁带半导体载流子动力学的影响。

本论文具体内容如下：

一、了解宽带半导体的发展史及载流子的动力学研究进展；

3. 研究的方法与步骤

一、分析半导体中的不同注入和复合机制。

（1）查阅文献了解注入机制有光注入和电注入，光注入时，从示波器上观察到半导体上电压降，直接反映出附加电导率变化，从而间接反映非平衡载流子的注入情况；

（2）查阅文献了解复合机制可分为直接复合和间接复合，又可分为体内复合和表面复合，以及俄歇复合。

4. 参考文献

[1] ajev p, usikov a, soukhoveev v, et al. diffusion-limited nonradiative recombination at extended defects in hydride vapor phase epitaxy gan layers[j]. applied physics letters, 2011, 98(20): 202105.

[2] barnard e s, hoke e t, connor s t, et al. probing carrier lifetimes in photovoltaic materials using subsurface two-photon microscopy[j]. scientific reports, 2013, 3(1): 1-9.

[3] gaury b, haney p m. probing surface recombination velocities in semiconductors using two-photon microscopy[j]. journal of applied physics, 2016, 119(12): 125105.

5. 计划与进度安排

1．2022-11-25～2022-02-23 复习激光原理和半导体物理的知识；学习使用基本的matlab命令；学习如何用origin作简单的数据分析和数据处理。

2．2022-02-24～2022-03-08 了解宽禁带半导体材料基本概念和物理性质，了解导体中载流子的复合方式；调研有关半导体材料载流子动力学的文献资料；提出研究方案，完成开题报告，教师完成开题报告审核。

3．2022-03-09～2022-03-22 熟悉半导体中载流子的不同复合方式，利用matlab软件模拟仿真不同载流子复合机制下的载流子动力学，利用origin软件处理分析数据。