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thermal equil. 상태에서의 Generation-Recombination 이해 노효래 / 2024.09.16

교수님 안녕하세요.


1.

thermal equil. 상태에서의 Generation-Recombination과정을

대기의 대류 현상처럼 electron이 열을 받으면 에너지를 받는 거니까 conduction band로 올라가 Generation이 발생하고
더 올라갈 에너지(열 에너지)가 없으면 뜨거운 공기가 없는 열기구가 내려가듯이 valance band로 내려가

recombination되면서 에너지를 방출하는 것으로 이해 해도 될까요?

2.

recombination 되는 중에 방출된 에너지가 주변 전자들에 영향을 미친다면 해당 전자들이 기존의 위치보다

좀 더 위로 올라가게 되며 generation-recombination이 연속적으로 발생하는 건가요?

QNA
답변 상태 답변완료
담당자 앤디솔 답변일 2024.09.16
답변내용

예를 들어 Si반도체 (밴드갭=1.1eV)에 1.1um 파장을 가진 적외선을 쐬였다고 가정합시다.

 

Eg=12396.44/11000A=1.127eV만큼의 에너지를 excitation 시킬수 있습니다.

즉 Si Ev의 모든 전자들을 Ec로 여기 시킬수 있습니다. (왜냐하면 Si의 밴드갭은 1.1eV)

 

Ec로 여기된 전자들은 psec정도로 체류하다가 바로 Ev로 recombine합니다.

만약 1.1um 적외선을 계속 쐬여주면 generation(excitation)과 recombination이 연속적으로 일어납니다.

 

recombination하면서 에너지를 방출하는데 이때 반도체 밴드갭이 direct band갭이면 Ec에서 Ev로 recombination되면서 1.1eV만큼의 photon 파장을 발산할 것이고

만약 Si과 같이 indirect band갭을 가지면 recombination 할 경우 중간에 한번 걸쳐서 recombination이 일어납니다. 예를 들어 Ec에서 중간 지점 0.1eV 떨어진 중간지점에서 그만큼의 에너지를 방출할텐데 이때는 photon 보다 훨씬 긴 파장 즉 0.1eV만큼의 에너지 예를 들어

phonon 같은 열에너지 파장을 방출하면서 recombination이 일어납니다.

 

recombination 되는 중에 방출된 에너지가 주변 전자들에 영향을 미치는지는 고려를 하지 않는 것으로 알고 있습니다.