用于模拟激光驱动半导体开关的两流动迁移率模型
材料科学
2025-04-15 v3
摘要
我们引入了一个两流动迁移率模型，融合了电子-空穴（e-h）散射的基本方面，例如动量守恒，用于模拟激光驱动半导体开关（LDSS）。与以往采用Matthiessen 规则的工作不同，两流动迁移率模型预测了 e-h 等离子体在半导体中的不同的交流响应。基于两流动迁移率模型，我们发展了一种仅需极少可调参数的理论，用于模拟基于高纯度间隙间半导体（如硅）的 LDSS 的开关性能。作为典型应用，我们成功复现了在激光驱动硅开关中约 320 GHz 反射率的实验测量值。通过注入最高可达 的 e-h 等离子体密度，我们揭示了载流子屏蔽效应在 e-h 散射中至关重要，以及在超过电子-空穴杂化 Mott 转变临界载流子密度时，Auger 复合的重要性。我们的结果还表明，如何表征间隙间半导体中的固有动量迁移机制、e-h 散射以及固有 e-h 复合机制（Auger 复合）是可能的。我们重新评估了高纯度硅的准双电子 Auger 系数，在 e-h 等离子体高注入水平（最高可达 ）下，发现其最小值为 。该值比用于模拟 LDSS 的广泛使用的准双电子 Auger 系数小一个数量级，后者是从40多年前高度掺杂硅中少子寿命推导得出的 。
引用
@article{arxiv.2501.03997,
title = {Two-fluid mobility model from coupled hydrodynamic equations for simulating laser-driven semiconductor switches},
author = {Qile Wu and Antonín Sojka and Brad D. Price and Nikolay I. Agladze and Anup Yadav and Sophie L. Pain and John D. Murphy and Tim Niewelt and Mark S. Sherwin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.03997},
year = {2025}
}