基本释义

复合中心的作用机理

与另外两类重要的杂质、缺陷中心的区别

基本释义

复合中心(Recombination centre)

复合中心是半导体中能够促进非平衡载流子复合（即电子、空穴成对消失）的一类杂质或缺陷。复合中心的能级是处在禁带中较深的位置（即靠近禁带中央），故复合中心杂质往往又称为深能级杂质。

复合中心的主要作用是促进载流子复合、从而降低少数载流子寿命。这是由于复合中心对于电子和空穴都具有差不多大小的俘获几率的缘故。

为了控制半导体少数载流子的寿命，有时（例如在高速开关器件中）需要有意掺入起复合中心作用的杂质；一般用作为复合中心的杂质都是重金属元素，使用最多的Au和Pt。

复合中心的作用机理

通过复合中心的复合是一种间接复合过程，这种复合过程是决定Si、Ge等间接能带结构半导体中少数载流子寿命的基本过程。而复合中心杂质往往都是一些原子半径较小的金属元素，很容易进入半导体中去；故为了保证少数载流子具有足够长的寿命，就应该在制作器件的工艺过程中特别注意清洁度，以确保不让复合中心杂质造成污染。

半导体表面本身就是一种大缺陷，故半导体器件和集成电路在制作好之后，需要对器表面进行很好的保护处理，以减弱表面复合中心的影响，这实际上也就是所谓表面钝化技术的主要目的之一。

复合中心所引起的间接复合过程，通常要比导带与价带之间的直接复合过程慢得多，这是由于复合过程既需要满足能量守恒、也需要满足动量守恒的缘故。对于直接能带半导体（如GaAs），其少数载流子寿命主要决定于直接复合过程，所以这种半导体的少数载流子寿命本来就很短。而Si、Ge等中少数载流子的直接复合寿命较长（因为导带底与价带顶不在Brillouin区的相同点上），则寿命主要决定于间接复合过程，故与复合中心浓度的关系很大。

与另外两类重要的杂质、缺陷中心的区别

（1）陷阱中心～这也是一种深能级的杂质或缺陷。陷阱中心的特点就是俘获一种载流子的作用特别强，而俘获另一种载流子的作用特别弱，则陷阱中心具有存储一种载流子的作用。例如电子陷阱就起着存储电子的作用，空穴陷阱就起着存储空穴的作用。一般，陷阱中心的能级深度要比复合中心能级的浅。

（2）浅能级中心～这是一种浅能级杂质。施主和受主杂质中心即属于此；这一类中心的能级都很浅（很靠近导带底或者价带顶），它们主要起着提供载流子的作用。

半导体中的各种杂质和缺陷中心，不仅分别起着其不同的特殊作用，而且都将起着散射中心、影响到载流子迁移率的作用。