载流子复合机制

一个电子与一个空穴的复合导致两个载流子的堙灭消亡，使光照激发产生载流子的结果功亏一篑，直接损害太阳能发电应发电效率，因此认识了解复合机制，从而能够设法 抑制降低复合几率，对太阳能发电应技术十分重要。 　

复合大致可分为两类：直接复合与间接复合。直接复合指电子从导电直接跳到价带（自由电子跳进空穴）；间接复合指电子和空穴在禁带内的某个能级(复合中心） 复合，具体还需下面进一步解释。

载流子的复合必然伴随能量降低，能量平衡要求这部分降低的能量必须被释放出来，释放机制与复合机制同等重要，如不能释放该能量，复合就不能发生。释放能量的方式有三种:
①发射光子，以这种方式释放能量的复合常被称为发光复合或辐 射复合;
②发热，相当于多佘的能量使晶格振动加强;
③将能量传给其他载流子，增加其动能，此类复合被称为俄歇(Auger)复合。俄歇复合在载流子浓度特别高时(例如高于1018/cm3)使不依赖于复合中心的直接复合变得较为重要，值得重视。

回到直接复合与间接复合。理论分析揭示，如果材料中只有直接复合，则载流子寿命应比实测值高得多。以硅为例，只有直接复合的情况下，可推算得r=3.5s!而我们知道晶体硅载流子寿命一般为几到几十微秒（#)，最高也就几毫秒（ms)。 因此必定是间接复合对实际硅晶体中的复合起了主要作用。

还有一个值得一提的现象是，带隙(禁带宽度）较小时，直接复合的概率较大。在带隙为0.3eV的碲中，直接复合就达到了占优势的情况。这似乎有助于说明在硅中，间接复合应占主导优势，因为间接复合发生的复合中心所提供的能级，实际 上大大减小了复合时电子需跃过的带隙宽度。

间接复合所需要的具备禁带中间附近能级的复合中心来源包括一些金属杂质原子和一些晶体结构缺陷（包括表面）。它们都在禁带中引人一定的能级。一个在复合中心上发生的间接复合过程可具体分为两步：
第一步，导带上 的电子落入复合中心;
第二步，这个电子再从复合中心落人价带并完成与空穴的复合。

必须承认，我们很难靠直观想象理解：为什么这样的两步过程会比直接复合的一步过程更易进行，发生概率更大。其逆过程如果是这样比较符合我们的直觉，因为该逆过程需克服能垒，而克服两个低的能垒比克服一个高的能垒更容易这一点似无疑问。关键就在于复合确与其逆过程密切联系依赖。这可以说是物理学中数学演绎之强大功能的一个例证，它不但能够证明和量化我们的直觉想象，还能够洞察我们的想象所不能及之处。

复合有两大分类，直接复合与间接复合。复合了能量必定会降低，释放能量的方式有三种分别是发射光子、发热、传给其他载流的子。间接复合有两个步骤分别是导带上的电子落入复合中心和电子再从复合中心落人价带并完成与空穴的复合。

更新时间：2015-6-1 11:46:26
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