深陷阱上/下电荷俘获与释放的量子模型
介观与纳米尺度物理
2023-07-26 v1
摘要
光技术与应用的快速发展揭示了点缺陷影响器件性能的关键作用。研究缺陷对电荷俘获与复合过程影响的有力工具之一是热释光。然而热释光与载流子俘获过程背后的流行模型是半经典的。它们提供了良好的定性描述，却隐式排除了伴随参数（如频率因子与俘获截面）的量子本性。因此，针对特定主体材料所得结果无法成功外推至其他材料。为此，我们工作的主要目的是引入一个可靠的分析模型，描述电子从导带（CB）非辐射俘获至陷阱及从陷阱释放至导带的过程。所提模型由玻色–爱因斯坦统计（声子占据）与费米黄金规则（陷阱与导带间的共振电荷转移）支配。该模型给出了俘获系数与频率因子的物理解释，并无缝纳入陷阱的库仑中性/吸引性质。它将频率因子与离域导带态和陷阱态波函数的重叠相联系，并指出其对电荷分布密度（即主体内核化学键的离子性/共价性）的强烈依赖。将共振条件与位点上声子的积累/耗散分离，可得结论：俘获截面未必依赖于陷阱深度。该模型通过与已报道实验数据对比得到验证，呈现良好一致。因此，该模型可生成关于本质尚未完全明了的陷阱态的可靠信息，并得以更系统地开展材料研究。
引用
@article{arxiv.2301.08929,
title = {A quantum model of charge capture and release onto/from deep traps},
author = {Ivan I. Vrubel and Vasilii Khanin and Markus Suta and Roman G. Polozkov and Evgeniia D. Cherotchenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08929},
year = {2023}
}