Dispositivi a semiconduttore La diffusione Esiste un gradiente di concentrazione dei portatori n, p ( Giunzione, illuminazione non uniforme,etc.) Per convenzione il flusso è >0 verso destra n(x-x) n(x+x) S Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore I legge di Fick Rel. di Einstein Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Conservazione del numero di particelle II legge di Fick: equ.diffusione Corrente totale Le correnti di drift hanno lo stesso segno, mentre quelle di diffusione hanno segno opposto Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore La diffusione Dispositivi a semiconduttore

Esprimiamo EF in funzione della concentrazione intrinseca ni Quasi livello di Fermi EF Livello intrinseco di Fermi Ei Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Caso 1D Se varia n varia EF: il livello Ei cambia a causa della presenza del campo E In condizioni di equilibrio: Jx=0 Rel. Einstein Dispositivi a semiconduttore

Come si misura la mobilità In questa geometria Effetto Hall Dispositivi a semiconduttore

Processi di generazione e ricombinazione A differenza del caso del trasporto: Interazione fra popolazioni e-h Transizioni interbanda : Assorbimento, Emissione Assorbimento: h=Ee+Eh Emissione radiativa: Ee’+Eh’= h Emissione non radiativa Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Regola aurea Fermi Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Considerando transizioni ad 1 fotone ck’: stato b.cond. con vettore k’ vk: stato b.val. con vettore k Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Trasformando l’integrale sul volume sulla somma in cui compare l’integrale su cella unitaria e sfruttando le proprietà delle f.Bloch si ha: ≠0 solo per kp+k-k’=Gm vettore ret.reciproco Gm=mG0 Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Kp<<Gm in particolare Kp<<G0 : contributo max per Gm=0 quindi k’=k conservazione impulso: transizione verticali o Transizione diretta L’integrale su hk è 0 per ortogonalità f.Bloch Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore A ordini superiori anche transizioni indirette: fononi Dispositivi a semiconduttore

Processi di rilassamento Scale temporali : sub ps, ps, ns.. Perdita coerenza: sub ps, ps Perdita energia : rilassamento intrabanda: ps Perdita energia comporta anche termalizzazione Ricombinazione interbanda radiativa e non: ns, ms Anche processi estrinseci di cattura e ricombinazione radiativa e non Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Eccitone Interazione coulombiana e-h: formazione di stati legati di tipo idrogenoide GaAs: EX=4meV: no eccitoni @RT GaN : EX=25meV: eccitoni @RT Dispositivi a semiconduttore

Risonanze eccitoniche GaN 77 K Assorbimento Emissione Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore GaAs: effetto della temperatura e drogaggio Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore La coda di Urbach Parametro Urbach legato a localizzazione-disordine Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Ricombinazione diretta, via trappole profonde (Shockley-Read-Hall) Processi Auger Ricombinazione da stati superficiali Dispositivi a semiconduttore

Emissione assistita da fononi: repliche fononiche Tipica in semiconduttori polari: necessaria “ forte” interazione con il reticolo. Dispositivi a semiconduttore

Attivazione termica di processi non radiativi Legge di Arrhenius: Ei i-sima energia di attivazione Dispositivi a semiconduttore