2.3 Модели фотостимулированных изменений в полупроводниках

В работе [10] представлена модель фотоиндуцированного шума в полупроводниках. В данной работе причиной роста шума при оптической подсветке поверхностно-барьерной полупроводниковой структуры названа флуктуация поверхностного потенциала полупроводника, вызванная случайными изменениями концентрации неосновных носителей заряда (дырок), которая испытывает дополнительные флуктуации в соответствии с вероятностным характером рекомбинации неравновесных носителей, сгенерированных подсветкой. Этот процесс также характеризуется средним значением времени пребывания носителей в зонах, равным времени их жизни в структуре. Моменты данного случайного процесса определяются параметрами механизма рекомбинации носителей заряда и поэтому могут быть использованы для его исследования. Указанные фотоиндуцированные изменения концентрации носителей заряда: её среднее значение и флуктуирующая составляющая - изменяют электрическое поле ОПЗ и тем самым создают дополнительные постоянную и флуктуирующую компоненты поверхностного потенциала. Последняя увеличивается с ростом мощности подсветки и регистрируется в эксперименте как дополнительный шум полупроводниковой структуры. Увеличение же подсветкой среднего числа носителей заряда приводит к росту тока неосновных носителей, а значит, к снижению дифференциального сопротивления ОПЗ, что отражается в уменьшении уровня теплового шума структуры. Следовательно, в зависимости от соотношения первого и второго моментов случайного процесса при оптической подсветке изменения концентрации фотоиндуцированных неосновных носителей во времени полный шум может увеличиваться или уменьшаться.

В работе [4] высказывается предположение, о том, что экспериментально наблюдающийся шум типа 1/f вызван суперпозицией генерационно-рекомбинационных процессов, обусловленных наличием серии близко расположенных уровней или участка сплошного спектра уровней в запрещенной зоне полупроводника. Тогда при низкой температуре, когда большинство уровней, вносящих вклад в шум 1/f, лежит ниже уровня Ферми, появление дырок может приводить к сильному увеличению шума. При высокой температуре, когда большинство уровней практически пусто, дырки не будут влиять на уровень шума.

2.4 Выводы по главе

В ходе литературного обзора фундаментальных изданий и периодической литературы, изучены работы по различным фотоэлектрических эффектам в полупроводниках, связанных с влиянием внешнего излучения.

Выяснено, что немонотонная зависимость шума от интенсивности падающего излучения имеет место в различных полупроводниковых устройствах. При этом поведение в элементарных полупроводниках и в соединениях A^IIIB^V довольно предсказуемо. Однако в соединениях А^IIВ^VI имеют место дополнительные эффекты, вносящие изменение в фотоэлектрические свойства полупроводника.

Несмотря на большое количество работ экспериментального и теоретического плана, до настоящего времени отсутствует общая модель, в полной мере описывающая фотостимулированные преобразования в полупроводниках за счет дополнительного светового воздействия. Ввиду этого необходимо создание полной модели, применимой к различным полупроводниковым структурам и в достаточной мере описывающей процессы, происходящие в полупроводниковых материалах при воздействии фоновой засветки и после её окончания.