On a Mathematical Model of the Diffusion of Excitons in a Semiconductor Taking into Account Their Variable Lifetime

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The time dependence of the concentration of nonequilibrium minority charge carriers generated in a homogeneous semiconductor material by a sharply focused electron beam, an electron probe, after the target irradiation is described. A mathematical model is constructed for the nonstationary diffusion of charged particles generated by a low-energy electron probe in a semiconductor target in the presence of two independent recombination channels of generated charge carriers in the target material. The use of a low-energy electron probe made it possible to use a two-dimensional mathematical model of diffusion in the simulation. As an initial condition in this model, the distribution of the concentration of nonequilibrium minority charge carriers under quasi-equilibrium conditions, before turning off the electron irradiation, is used. In the presence of two independent recombination channels, the profile of the decline in the concentration of nonequilibrium minority charge carriers in the target after the electron irradiation is turned off is described by the sum of two time-dependent exponents. This approach made it possible to obtain a solution to the differential equation for two-dimensional diffusion of charge carriers, taking into account their variable effective lifetime. The practical application of the developed mathematical model is implemented for the method of time-of-flight cathodoluminescence in describing the diffusion of excitons in single-crystal gallium nitride, taking into account the dependence of the concentration of generated excitons on time.

Sobre autores

E. Seregina

Bauman Moscow State Technical University (National Research University), Kaluga Branch

Autor responsável pela correspondência
Email: evfs@yandex.ru
Russia, 248000, Kaluga

M. Stepovich

Tsiolkovsky Kaluga State University

Email: evfs@yandex.ru
Russia, 248023, Kaluga

M. Filippov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry RAS

Email: evfs@yandex.ru
Russia, 119991, Moscow

Bibliografia

  1. Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применение / Ред. Жу У., Уанга Ж.Л. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 582 с.
  2. Goldstein J.I., Newbury D.E., Michael J.R., Ritchie N.W., Scott J.H.J., Joy D.C. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. N.Y. Inc.: Springer-Verlag, 2018. 550 p.
  3. Конников С.Г., Сидоров А.Ф. Электронно-зондовые методы исследования полупроводниковых материалов и приборов. М.: Энергия, 1978. 135 с.
  4. Якимов Е.Б. // Кристаллография. 2021. Т. 66. № 4. С. 540. https://www.doi.org/10.31857/S0023476121040226
  5. Yacobi B.G., Holt D.B. Cathodoluminescence microscopy of inorganic solids. N.Y.: Plenum Press, 1990. 354 pp.
  6. Соломонов В.И., Михайлов С.Г. Импульсная катодолюминесценция и ее применение для анализа конденсированных веществ. Екатеринбург: НИСО УрО РАН, 2003. 181 с.
  7. Saparin G.V., Obyden S.K., Ivannikov P.V. // Scanning. 1996. V. 18. № 4. P. 281. https://www.doi.org/10.1002/sca.1996.4950180404
  8. Noltemeyer M., Bertram F., Hempel T., Bastek B., Polyakov A., Christen J., Brandt M., Lorenz M., Grundmann M. // J. Mater. Research. 2012. V. 27. Iss. 17. P. 2225.
  9. Поляков А.Н., Noltemeyer M., Hempel T., Christen J., Степович М.А. // Прикладная физика. 2012. № 6. С. 41.
  10. Поляков А.Н., Noltemeyer M., Hempel T., Christen J., Степович М.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2012. № 11. С. 35.
  11. Polyakov A.N., Smirnova A.N., Stepovich M.A., Turtin D.V. // Lobachevskii J. Math. 2018. V. 39. № 2. P. 259.
  12. Stepovich M.A., Turtin D.V., Seregina E.V., Polyakov A.N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1203. P. 012095.
  13. Поляков А.Н., Noltemeyer M., Hempel T., Christen J., Степович М.А. // Прикладная физика. 2015. № 4. С. 11.
  14. Михеев Н.Н., Петров В.И., Степович М.А. // Известия АН СССР. Серия физическая. 1991. Т. 55. № 8. С. 1474.
  15. Туртин Д.В., Степович М.А., Калманович В.В., Серегина Е.В. // Проблемы математического анализа: Межвузовский сборник. 2021. Вып. 110. С. 89.
  16. Seregina E.V., Polyakov A.N., Stepovich M.A // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 955. P. 012032.
  17. Степович М.А., Серегина Е.В., Поляков А.Н., Лямина О.И. // Информатика и кибернетика. 2018. № 1(11). С. 100.
  18. Серегина Е.В., Степович М.А., Макаренков А.М. // Итоги науки и техники. Сер. Соврем. мат. и ее прил. Темат. обз. 2021. Т. 200. № 1(11). С. 105. https://www.doi.org/10.36535/0233-6723-2021-200-105-114
  19. Амрастанов А.Н., Серегина Е.В., Степович М.А., Филиппов М.Н. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2018. № 8. С. 48. https://www.doi.org/10.1134/S0207352818080036
  20. Поляков А.Н., Noltemeyer M., Hempel T., Christen J., Степович М.А. // Известия РАН. Серия физическая. 2012. Т. 76. № 9. С. 1082.
  21. Properties of Group III Nitrides / Ed. by Edgar J.H. London: INSPEC, 1994. 302 p.
  22. Properties, Processing and Application of GaN and Related Semiconductors / Ed. Edgar J.H. London: INSPEC, 1999. 830 p.
  23. Новиков Ю.А., Раков А.В., Филиппов М.Н. // Измерительная техника. 2004. № 5. С. 13.
  24. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Физматлит, 2004. 572 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2.

Baixar (489KB)
3.

Baixar (480KB)
4.

Baixar (60KB)

Declaração de direitos autorais © Е.В. Серегина, М.А. Степович, М.Н. Филиппов, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies