基于表面复合的半导体载流子动力学机理研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：半导体复合按复合过程可分为直接复合与间接复合，按复合位置可分为体内复合与表面复合，按能量交换方式分辐射复合与非辐射复合。其中表面复合是指位于半导体表面禁带内的表面态(或称表面能级)与体内深能级一样可作为复合中心,起着对载流子的复合作用。为此，通常把半导体非平衡载流子通过表面态发生复合的过程称为表面复合。与体复合相比表面复合更为复杂,它不仅依赖于表面复合中心浓度及体掺杂浓度，还依赖于表面势。

2011年5月19日patrik scajev, alexander usikov等人应用时间分辨自由载流子吸收和瞬态光栅技术，测定了一组不同厚度（10-um）的氢化物气相外延gan层的载流子寿命和扩散系数。发现在80-800范围内无辐射载流子寿命的线性增加与双极载流子扩散的减少有关系。2016年3月24日benoit gaury和paul m.haney研究发现了少数载流子寿命和表面复合速度的测定对于太阳能电池等半导体技术的发展至关重要。目前氮化镓与氧化锌等第三代新型半导体材料制成的器件具有更优的电子迁移率、带隙、击穿电压、高频、高温等特性，已经广泛应用于光电子领域，并引起了人们的关注。

目的：利用半导体研究载流子动力学的理论和实验研究，去分析半导体中的表面复合载流子复合机制：由于晶体结构在表面突然中断，因此在表面区域产生了许多局部的能态，或是产生复合中心，这些成为表面态的能态会大幅度增加在表面区域的复合率。再建立基于表面复合的复合方程，利用程序模拟载流子动力学得到理论数据，去分析得到表面复合与其他复合机制共存时对载流子寿命等载流子动力学的影响。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1.了解宽带半导体载流子动力学研究进展

2.分析半导体中的不同注入和复合机制，不同复合过程对载流子动力学的影响

3. 研究的方法与步骤

1.阅读相关资料文献了解半导体研究载流子动力学的理论和实验研究进展，确定研究方向和研究内容

2.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orgin软件处理分析数据。

3.总结分析半导体中不同的载流子复合方式对载流子动力学的影响，重点分析表面缺陷及扩散对宽禁带半导体载流子寿命的影响。

4. 参考文献

[1] onuma t , sakai n , igaki t , et al. comparative study of surface recombination in hexagonal gan and zno surfaces[j]. journal of applied physics, 2012, 112(6):124002.

[2] fang y, wu x z, ye f, et al. dynamics of optical nonlinearities in gan[j]. journal of applied physics, 2013, 114(10): 103507.

[3] cˇajev p, jaraiūnas k, okur s, et al. carrier dynamics in bulk gan[j]. journal of applied physics, 2012, 111(2): 023702.

5. 计划与进度安排

(1) 2022-12-14～2022-02-28

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) 2022-03-01～2022-03-14