Direct and phonon-assisted indirect Auger and radiative recombination lifetime in HgCdTe, InAsSb, and InGaAs computed using Green's function formalism

Abstract

The bulk generation-recombination processes and the carrier lifetime in mid-wave infrared and long-wave infrared liquid nitrogen cooled HgCdTe alloys Direct and phonon-assisted (PA) indirect Auger and radiative recombination lifetime in HgCdTe, InAsSb, and InGaAs is calculated and compared under different lattice temperatures and doping concentrations. Using the Green's function theory, the electron self energy computed from the electron-phonon interaction is incorporated into the quantum-mechanical expressions of Auger and radiative recombination, which renders the corresponding minority carrier lifetime in the materials due to both direct and PA indirect processes. Specifically, the results of two pairs of materials, namely, InAs 0.91 Sb 0.09 , Hg 0.67 Cd 0.33 Te and In 0.53 Ga 0.47 As, Hg 0.38 Cd 0.62 Te with cutoff wavelengths of 4 lm and 1.7 lm at 200 K and 300 K, respectively, are presented. It is shown that for InAs 0.91 Sb 0.09 and Hg 0.67 Cd 0.33 Te, when the lattice temperature falls below 250 K the radiative process becomes the limiting factor of carrier lifetime in both materials at an n-type doping of 10 15 cm À3 , while at a constant temperature of 200 K, a high n-type doping (N D > 5 Â 10 15 cm À3 for InAs 0.91 Sb 0.09 and 3 Â 10 15 cm À3 for Hg 0.67 Cd 0.33 Te) makes the Auger process dominate. For the Auger lifetime in In 0.53 Ga 0.47 As and Hg 0.38 Cd 0.62 Te, the calculation suggested that under all the temperatures and n-doping concentrations investigated in this paper, radiative process is always the limiting factor of the materials' minority carrier lifetime. The calculation of the PA indirect Auger process in the four materials further demonstrated its indispensable contribution to the materials' total Auger rate especially at low temperature, which is necessary to reproduce some experimental data. By fitting the Beattie-Landsberg-Blakemore (BLB) formula to the numerical Auger results, the corresponding overlap integral factors jF 1 F 2 j in BLB theory are evaluated and presented to facilitate fast and accurate Auger calculations in the IR detector simulations. V C 2015 AIP Publishing LLC. [http://dx.

Engineering Auger recombination in colloidal quantum dots via dielectric screening

“…There is a phonon-assisted Auger process 65,66 . Within this process, not only the electron (or hole) can be excited to their higher energy states through the electron-electron interaction, but phonons can be absorbed or emitted.…”

Время Жизни Неравновесных Носителей Заряда В Полупроводниках С Близкими Значениями Запрещенной Зоны И Спин-Орбитального Отщепления

“…Тем не менее в современной литературе (см., например, [6-8]) все еще используются выражения, приведенные в [4]. Отметим еще работу [9], в которой проведен численный расчет времени жизни для этого оже-процесса в рамках 14-зонной модели. Авторы работы [9] показали, что, если из данной модели " формально" определять значение интеграла перекрытия, оно оказывается зависящим от температуры, т. е. на самом деле выражение Блэкмора дает неправильную температурную зависимость времени жизни, если полагать интеграл перекрытия константой.…”

“…Отметим еще работу [9], в которой проведен численный расчет времени жизни для этого оже-процесса в рамках 14-зонной модели. Авторы работы [9] показали, что, если из данной модели " формально" определять значение интеграла перекрытия, оно оказывается зависящим от температуры, т. е. на самом деле выражение Блэкмора дает неправильную температурную зависимость времени жизни, если полагать интеграл перекрытия константой. Кроме того, в работе [9] в основном рассмотрен случай материала n-типа проводимости при низком уровне возбуждения и поэтому при расчетах учтен только СНСС-процесс.…”

“…Авторы работы [9] показали, что, если из данной модели " формально" определять значение интеграла перекрытия, оно оказывается зависящим от температуры, т. е. на самом деле выражение Блэкмора дает неправильную температурную зависимость времени жизни, если полагать интеграл перекрытия константой. Кроме того, в работе [9] в основном рассмотрен случай материала n-типа проводимости при низком уровне возбуждения и поэтому при расчетах учтен только СНСС-процесс. Однако даже для материалов n-типа в случае сильного возбуждения, когда концентрация неравновесных носителей превышает темновую (т.е.…”

Análise da estrutura energética e da dinâmica de portadores fotogerados em heteroestruturas semicondutoras de InGaAs/InP e AlGaAs/GaAs

“…31 E na literatura encontra-se uma análise teórica da recombinação Auger direta e Auger assistida por fônons em InGaAs. [32][33] No entanto, para nosso conhecimento, nenhum efeito da densidade de portadores fotogerados nos processos de recombinação em InGaAs é relatado na literatura.…”