具有多能级缺陷的半导体中载流子发射与俘获竞争介导的 A(n)BC 复合模型

ABC 模型已被广泛用于描述载流子复合率，其中假设由深能级缺陷辅助的非辐射复合率线性依赖于过剩载流子密度 $\Delta n$，从而导致常数复合系数 A。然而，对于半导体中普遍存在的多能级缺陷，我们在此证明该速率应非线性依赖于 $\Delta n$。当 $\Delta n$ 变化时，缺陷的载流子俘获和发射可以改变不同电荷态下的缺陷密度分布，这可以进一步改变缺陷的载流子俘获和发射速率，从而使复合率非线性依赖于 $\Delta n$，导致 $A(n)$ 函数。然而，在许多关于多能级缺陷载流子复合的最新计算研究中，仅考虑了载流子俘获而忽略了缺陷能级的载流子发射，导致错误的电荷态分布以及对复合率线性依赖于 $\Delta n$ 的误导。对于 GaN 中的 $\text{V}_{\text{Ga}}$-$\text{O}_{\text{N}}$ 和 CsPbI$_3$ 中的 $\text{Pb}_\text{I}$，我们的计算表明，当 $\Delta n$ 为 $10^{15}$ cm$^{-3}$ 时，忽略载流子发射可导致复合率被低估超过 8 个数量级。我们的研究结果表明，应重新审视近期关于多能级缺陷辅助载流子复合的研究（考虑载流子发射），且广泛使用的 $ABC$ 模型应改造为 $A(n)BC$ 模型。