Rekombinacja (fizyka)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Rekombinacja – w fizyce to połączenie się pary cząstek lub jonów o przeciwnych ładunkach elektrycznych, jest to proces odwrotny do jonizacji. Zjawisku rekombinacji jonu dodatniego i elektronu towarzyszy uwolnienie nadwyżki energii elektronu, zazwyczaj przez wypromieniowanie fotonu.

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Fonon (z gr. φωνή phonē, „dźwięk”) – kwazicząstka, kwant energii drgań sieci krystalicznej o bozonowych własnościach.

W półprzewodnikach zachodzą dwa mechanizmy rekombinacji par dziura-elektron:

  • Rekombinacja bezpośrednia polega na przechodzeniu elektronów z pasma przewodnictwa na jeden z wolnych stanów w paśmie walencyjnym, wskutek czego znika elektron z pasma przewodnictwa i dziura z pasma walencyjnego. Uwolniona w tym procesie energia jest emitowana w postaci fotonu (rekombinacja promienista) albo przekazywana innemu nośnikowi (efekt Augera) w trakcie rekombinacji niepromienistej.
  • Rekombinacja pośrednia jest to proces, w którym przejście elektronu z pasma przewodnictwa do pasma walencyjnego odbywa się w dwóch etapach, elektron przechodzi przez stany kwantowe w przerwie energetycznej wynikające z defektów sieci krystalicznej, nazywanych pułapkami. Zjawisko rekombinacji pośredniej zostało opisane przez W. Shockleya, W.T. Reada oraz R.N. Halla, i nosi nazwę rekombinacji SRH (Shockley-Read-Hall).
  • Przy dużych koncentracjach domieszek, powyżej 10 cm, zaczyna być decydująca rekombinacja Augera. Rekombinacja Augera występuje równocześnie zarówno w rekombinacji bezpośredniej, jak i pośredniej. Energia wytracona w procesie zjawiska Augera zostaje przekazana elektronowi w paśmie przewodnictwa lub dziurze w paśmie walencyjnym. Nośniki te jednak tracą energię w wyniku oddziaływania z siecią krystaliczną, co towarzyszy generacji fononów.

    Efekt Augera (samojonizacja) – zjawisko emisji elektronów przez atom, zachodzące dzięki energii uwolnionej na skutek wypełniania luk w niskich powłokach elektronowych przez elektrony z wyższych powłok. Luki te mogą powstawać na skutek wychwytu elektronu z wewnętrznej powłoki przez jądro. Przyczyną pojawienia się luk na niższych powłokach może być również wybicie elektronu przez inną cząstkę, kwant promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania γ.Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego – kwantowomechaniczna teoria opisująca przewodnictwo elektryczne. W przeciwieństwie do teorii klasycznej punktem wyjścia w tej teorii jest statystyka Fermiego-Diraca i falowa natura elektronów. Najważniejszym pojęciem tej teorii jest pasmo energetyczne - jest to przedział energii, jaką mogą posiadać elektrony w przewodniku. Istnienie ciągłego widma energetycznego jest związane z oddziaływaniem na siebie poszczególnych atomów (jest to zbiór bardzo blisko położonych widm liniowych), natomiast występowanie obszarów zabronionych wynika z warunków nakładanych na periodyczność funkcji falowej elektronów.




    Warto wiedzieć że... beta

    Cząstka – bardzo mała ilość (pyłek, okruch) lub stosunkowo niewielka część większej całości (Galaktyka jest cząstką kosmosu). W naukach przyrodniczych (fizyka, chemia) cząstka oznacza mały fragment materii (np. cząstka kurzu), który ma zwarty kształt, w odróżnieniu od nici czy włókna.
    Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.
    Efekt Augera (samojonizacja) – zjawisko emisji elektronów przez atom, zachodzące dzięki energii uwolnionej na skutek wypełniania luk w niskich powłokach elektronowych przez elektrony z wyższych powłok. Luki te mogą powstawać na skutek wychwytu elektronu z wewnętrznej powłoki przez jądro. Przyczyną pojawienia się luk na niższych powłokach może być również wybicie elektronu przez inną cząstkę, kwant promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania γ.
    Kation − jon o ładunku dodatnim (+). Indywiduum chemiczne występujące zawsze w obecności jonu o ładunku przeciwnym (anionu) w przypadku medium elektrycznie obojętnego (zasada zachowania ładunku). Kationy mogą być zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Podczas elektrolizy stopionych soli jak i roztworów wodnych z rozpuszczoną substancją jonową, kationy podążają do elektrody ujemnej (o dodatnim potencjale) zwanej katodą.
    Nośnik ładunku – obiekt przenoszący ładunek elektryczny podczas przepływu prądu. Rodzaj nośnika ładunku zależy od budowy materiału, w którym dochodzi do transportu ładunku.
    Dziura elektronowa w pasmowej teorii przewodnictwa jest to brak elektronu w pełnym paśmie walencyjnym. Pojęcie to występuje w opisie przewodnictwa izolatorów i półprzewodników. Nazwa pochodzi stąd, że gdy w paśmie walencyjnym brakuje pojedynczego elektronu, to występująca dziura zachowuje się niczym dodatni nośnik ładunku elektrycznego. O występowaniu w przewodnikach dziur i ich udziale w przewodnictwie świadczy zjawisko Seebecka.
    William Bradford Shockley (ur. 13 lutego 1910 w Londynie, Wielka Brytania, zm. 12 sierpnia 1989 w Stanford, USA) – fizyk amerykański, współwynalazca tranzystora (razem z Johnem Bardeenem i Walterem Brattainem); trójka uczonych została uhonorowana w 1956 nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki.

    Reklama