抑制效率的主要机制：Si和Ge间接带隙半导体的俄歇复合

辐射复合只发生在直接带隙半导体中，而俄歇复合在直接带隙和间接带隙半导体中都会出现。俄歇复合是Si和Ge等间接带隙半导体产生复合损耗的主要机理，是抑制其效率的主要机制。在间接带隙半导体中的俄歇复合比直接带隙半导体中重要得多。下面分别介绍n型和p型半导体材料中的俄歇复合率。

1.n型半导体材料的俄歇复合率

以n型半导体为例，由于多子是电子，少子是空穴，容易发生两个导电电子与一个价带空穴的俄歇复合。其具体过程为：两个导带电子发生碰撞，使一个电子与价带空穴复合，另一个电子动能增加，但其增加的动能会以声子的方式传递给晶格。

n型半导体中，俄歇复合率由两个电子一个空穴参与，因此俄歇复合率应该分别与三个载流子的浓度有关。

由于n和n₀数值很大，所以认为n≈n-1，n₀≈n₀-1，所以，俄歇复合率为

n型半导体中多子浓度n₀很高，满足n≈n₀≈N_d，所以进一步导出为

式中 τ^aug_n——n型半导体材料中俄歇少子寿命，其表达式为^[53]

2.p型半导体材料的俄歇复合率

同样，对于p型半导体来说，则容易发生两个价带空穴和一个导带电子的复合，其抽象的物理过程为：两个价带空穴发生碰撞，其中一个空穴与一个导带电子复合，而另一个空穴动能增加，但其增加的动能会以声子的方式传递给晶格。

俄歇复合率为(www.xing528.com)

U^aug_p=B_aug（np²-n₀p₀²） （4.87）

p型半导体中载流子浓度p₀很高，满足p≈p₀≈N_a，由式（4.87）得到

式中 τ^aug_p——p型半导体中俄歇少子寿命，即

综上所述，掺杂对载流子的俄歇复合影响很大，越高的掺杂则意味着会发生越严重的俄歇复合^[13]。

3.陷阱态的俄歇复合率

对于实际的半导体材料，通常存在陷阱态或局域态，这些陷阱态也会发生俄歇复合。其物理过程如下：陷阱能级E_te接近导带底E_c时，一个导带电子与一个陷阱态电子碰撞，陷阱态电子与一个价带空穴复合，被碰撞的导带电子获得一定的动能，再通过发射声子弛豫回到导带底E_c（或价带顶E_v）。

在n型半导体中，陷阱态俄歇复合的复合率U^aug_{n_t}和少子寿命τ^aug_{n_t}分别为

式中 N_t，f_t——分别为陷阱态浓度与陷阱态中电子的分布函数。

同理，在p型半导体中，陷阱能级E_{t_hole}接近价带顶E_v时，一个价带空穴与一个陷阱态空穴碰撞，陷阱态空穴与一个导带电子复合，被碰撞的价带空穴获得一定的动能，再通过发生声子弛豫回到价带顶E_v。其俄歇复合率和复合少子寿命分别为^[2]