[发明专利]化合物半导体双异质结结构的时间分辨光致发光谱模拟法

摘要

本发明涉及一种化合物半导体双异质结结构的时间分辨光致发光谱模拟法，包含以下步骤：S1、将主导化合物半导体结构中载流子输运特性的含时半导体基本微分方程组进行含时数值离散；S2、在化合物半导体双异质结结构有/无光照情况下，建立载流子准费米势分布随时演化的数值模拟方法，并进行优化迭代；S3、建立能够模拟化合物半导体双异质结结构中不同缺陷参数、界面非局域量子隧穿光致发光谱随时演化的方法。本发明能综合考虑异质结面缺陷、跨越异质结面的非局域量子隧穿、不同材料层中不同材料内部缺陷与界面缺陷以及测试仪器自身特性对最终数值计算结果的影响。

主权项

1.一种化合物半导体双异质结结构的时间分辨光致发光谱模拟法，其特征在于，包含以下步骤：S1、将主导化合物半导体结构中载流子输运特性的含时半导体基本微分方程组进行含时数值离散；其中，S11、所述的主导化合物半导体结构中载流子输运特性的含时半导体基本微分方程组主要由含时Poisson方程、电子连续性方程、空穴连续性方程、以及深能级缺陷的复合动力学方程组成，具体为：含时Poisson方程为：其中，V是静电势，ε是材料介电常数，q是电子电荷，t是时间，p和n分别是空穴浓度和电子浓度，NTD和fTD分别是类施主类缺陷的浓度和电子占据几率，NTA和fTA分别是类受主类缺陷的浓度和电子占据几率；稳态Poisson方程为：其中，和分别是离化后的施主与受主浓度；电子连续性方程为：其中，J_n是电子电流密度，G是光学产生速率，电子复合速率为N_C是导带边有效态密度，k_B和T分别是玻尔兹曼常数与温度，E_D和E_C分别是缺陷浓度位置和导带边位置，f_T缺陷被电子占据的几率，τ_n是电子有效寿命；空穴连续性方程：其中，J_p是空穴电流密度，空穴复合速率为N_v是价带边有效态密度，E_V是价带边位置，τ_p是空穴有效寿命；深能级缺陷的复合动力学方程为：其中，NT是缺陷浓度；电子浓度n、空穴浓度p与静电势V、电子准费米势φ_n与空穴准费米势φ_p之间的关系为这里FD(x)表示1/2阶费米‑狄拉克积分；电子电流密度J_n、空穴电流密度J_p与电子迁移率μ_n、空穴迁移率μ_p、浓度以及准费米势之间的关系为：S2、在化合物半导体双异质结结构有/无光照情况下，建立载流子准费米势分布随时演化的数值模拟方法，并进行优化迭代；S3、建立能够模拟化合物半导体双异质结结构中不同缺陷参数、界面非局域量子隧穿光致发光谱随时演化的方法，具体为：测试系统的仪器响应函数，然后将计算获得的光致发光谱随时演化曲线与仪器响应函数进行卷积计算，获得与实际测试结果相近的数据。