Simulation des profils de porteurs dans des échantillons épais
La mesure d'échantillons épais, tels que des briques, soulève de nouvelles questions et pose de nouveaux problèmes. L'une de ces questions concerne l'influence des profils de porteurs qui se développent dans un échantillon sur les mesures de durée de vie. Pour résoudre ce problème, nous avons développé un outil de simulation permettant de modéliser ces profils de porteurs. Cet outil repose sur un système d'équations différentielles partielles comprenant les équations de transport pour les électrons et les trous, ainsi que l'équation de Poisson.
\(\frac{\partial}{\partial t}n(x,t)=\frac{\partial}{\partial x} \left[ -\mu_nn(x,t)\frac{\partial}{\partial x} \Psi(x,t) + D_n\frac{\partial}{\partial x}n(x,t) \right]+ G^o(x,t) - U(x,t)\)
\(\frac{\partial}{\partial t}p(x,t)=\frac{\partial}{\partial x} \left[ \mu_pp(x,t)\frac{\partial}{\partial x} \Psi(x,t) + D_p\frac{\partial}{\partial x}p(x,t) \right]+ G^o(x,t) - U(x,t)\)
\(\frac {\partial^2}{\partial x^2} \Psi (x,t) = -\frac{q}{\in_0\in_y} \left[ -n(x,t) + p(x,t)_\text{dot} \right]\)
Équations de transport pour les électrons et les trous + équation de Poisson
Les simulations de mesures réalisées avec une impulsion lumineuse longue (conditions MDP typiques) ou très courte (conditions µ-PCD typiques) sur des échantillons épais non passivés sont présentées aux figures 1 et 2. Il apparaît clairement que le profil des porteurs d'une impulsion lumineuse longue s'étend sur un grand volume de l'échantillon, tandis que celui de l'impulsion lumineuse de seulement 200 ns reste très proche de la surface. Cela a un effet direct sur la durée de vie mesurée, car la recombinaison de surface a un effet beaucoup plus important sur les mesures µ-PCD.
La figure 3 montre l'effet quantitatif de la recombinaison de surface sur la durée de vie effective pour les deux conditions de mesure. Les mesures MDP sont moins sensibles à l'effet de surface, ce qui les rend plus adaptées à l'étude des propriétés du volume. En conséquence, le µ-PCD est une méthode idéale pour étudier les propriétés de surface d'un échantillon.
Fig.3: evaluated effective lifetimes as a function of bulk lifetime for both methods
