Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії
The paper presents a system of equations that determines the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon. The system of equations was found from the diffusion equation of minority carriers recorded for the macroporous layer and the single-crystal substrate. The solution of...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/515 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543912413364224 |
|---|---|
| author | Onyshchenko, V. F. Karachevtseva, L. A. |
| author_facet | Onyshchenko, V. F. Karachevtseva, L. A. |
| author_sort | Onyshchenko, V. F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:19Z |
| description | The paper presents a system of equations that determines the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon. The system of equations was found from the diffusion equation of minority carriers recorded for the macroporous layer and the single-crystal substrate. The solution of nonstationary diffusion equation written for a macroporous layer and a single-crystal substrate is complemented by boundary conditions at the surfaces of a sample of macroporous silicon and at the interface between the macroporous layer and the single-crystal substrate. The effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon on a single crystal substrate depends on such values as: the minority carrier lifetime in the bulk, the diffusion coefficient of charge carriers, the thickness of the single crystal substrate, the average diameter of the macropores, the average distance between the centers of macropores, the surface recombination rate, the volume fraction macropore. The effective recombination of excess charge carriers in macroporous silicon is determined by the recombination of excess charge carriers on the surface of macropores and limited by the diffusion of charge carriers from the single crystal substrate to the recombination surfaces in the macroporous layer. Using the system of equations, we calculated and shown in the figure the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon dependent on the depth of the macropores. To verify the accuracy of calculations performed using a system of analytical equations, which determines the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon on a single crystal substrate, we used a numerical method. The numerical method showed the coincidence of the calculations on the effective lifetime of minority carriers. When the depth of macropores is close to the size of the sample of macroporous silicon, a discrepancy of calculations is observed. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:44Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-515 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:03Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5152022-06-29T10:03:19Z Effect of pore depth on the effective minority carrier lifetime in macroporous silicon Влияние глубины макропор на эффективное время жизни неосновных носителей заряда в макропористом кремнии Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії Onyshchenko, V. F. Karachevtseva, L. A. life time of minority charge carriers macroporous silicon relaxation время жизни неосновных носителей заряда макропористой кремний релаксация час життя неосновних носіїв заряду макропористий кремній релаксація The paper presents a system of equations that determines the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon. The system of equations was found from the diffusion equation of minority carriers recorded for the macroporous layer and the single-crystal substrate. The solution of nonstationary diffusion equation written for a macroporous layer and a single-crystal substrate is complemented by boundary conditions at the surfaces of a sample of macroporous silicon and at the interface between the macroporous layer and the single-crystal substrate. The effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon on a single crystal substrate depends on such values as: the minority carrier lifetime in the bulk, the diffusion coefficient of charge carriers, the thickness of the single crystal substrate, the average diameter of the macropores, the average distance between the centers of macropores, the surface recombination rate, the volume fraction macropore. The effective recombination of excess charge carriers in macroporous silicon is determined by the recombination of excess charge carriers on the surface of macropores and limited by the diffusion of charge carriers from the single crystal substrate to the recombination surfaces in the macroporous layer. Using the system of equations, we calculated and shown in the figure the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon dependent on the depth of the macropores. To verify the accuracy of calculations performed using a system of analytical equations, which determines the effective lifetime of minority charge carriers in macroporous silicon on a single crystal substrate, we used a numerical method. The numerical method showed the coincidence of the calculations on the effective lifetime of minority carriers. When the depth of macropores is close to the size of the sample of macroporous silicon, a discrepancy of calculations is observed. В работе представлена система уравнений, которая определяет эффективное время жизни неосновных носителей заряда в макропористом кремнии. Система уравнений найдена из уравнения диффузии неосновных носителей заряда, записанного для макропористого слоя и монокристаллической подложки. Решение нестационарного уравнения диффузии, записанного для макропористого слоя и монокристаллической подложки, дополняется граничными условиями на поверхностях образца макропористого кремния и на границе между макропористым слоем и монокристаллического подкладкой. Эффективное время жизни неосновных носителей заряда в макропористом кремнии на монокристаллической подложке зависит от таких величин как: объемное время жизни неосновных носителей заряда, коэффициент диффузии носителей заряда, толщина монокристаллической подложки, средний диаметр макропор, среднее расстояние между центрами макропор, скорость поверхностной рекомбинации, объемная доля макропор. Эффективная рекомбинация неравновесных носителей заряда в макропористом кремнии определяется рекомбинацией неравновесных носителей заряда на поверхности макропор и ограничивается диффузией носителей заряда с монокристаллической подложки к рекомбинационным поверхностям в макропористом слое. Мы, используя систему уравнений, рассчитали и показали на рисунке эффективное время жизни неосновных носителей заряда в макропористом кремнии в зависимости от глубины макропор. Для проверки точности расчетов, выполненных с помощью системы аналитических уравнений, которая определяет эффективное время жизни неосновных носителей заряда в макропористом кремнии на монокристаллической подложке, мы воспользовались численным методом. Численный метод показал совпадение расчетов эффективного времени жизни неосновных носителей заряда. При глубине макропор, близкой к размерам образца макропористого кремния, наблюдается расхождение расчетов. В роботі наведена система рівнянь, яка визначає ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії. Система рівнянь виведена з рівняння дифузії неосновних носіїв заряду, записаного для макропористого шару та монокристалічної підкладки. Розв’язок нестаціонарного рівняння дифузії, записаного для макропористого шару та монокристалічної підкладки, доповнюються граничними умовами на поверхнях зразка макропористого кремнію та на межі між макропористим шаром та монокристалічною підкладкою. Ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії на монокристалічній підкладці залежить від таких величин як: об’ємний час життя неосновних носіїв заряду, коефіцієнт дифузії носіїв заряду, товщина монокристалічної підкладки, середній діаметр макропор, середня відстань між центрами макропор, швидкість поверхневої рекомбінації, об’ємна частка макропор. Ефективна рекомбінація нерівноважних носіїв заряду в макропористому кремнії визначається рекомбінацією нерівноважних носіїв заряду на поверхні макропор та обмежується дифузією носіїв заряду з монокристалічної підкладки до рекомбінаційних поверхонь в макропористому шарі. Ми, використовуючи систему рівнянь, розрахували та показали на рисунку ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії в залежності від глибини макропор. Для перевірки точності розрахунків виконаних за допомогою системи аналітичних рівнянь, яка визначає ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії на монокристалічній підкладці, ми скористалися чисельним методом. Чисельний метод показав збіг розрахунків ефективного часу життя неосновних носіїв заряду. При глибині макропор близьких до розмірів зразка макропористого кремнію, спостерігається розбіжність результатів розрахунків. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-02 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/515 10.15407/hftp10.03.294 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 3 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 294-301 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 3 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 294-301 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 3 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 294-301 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/515/518 Copyright (c) 2019 V. F. Onyshchenko, L. A. Karachevtseva |
| spellingShingle | час життя неосновних носіїв заряду макропористий кремній релаксація Onyshchenko, V. F. Karachevtseva, L. A. Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| title | Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| title_alt | Effect of pore depth on the effective minority carrier lifetime in macroporous silicon Влияние глубины макропор на эффективное время жизни неосновных носителей заряда в макропористом кремнии |
| title_full | Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| title_fullStr | Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| title_full_unstemmed | Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| title_short | Вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| title_sort | вплив глибини макропор на ефективний час життя неосновних носіїв заряду в макропористому кремнії |
| topic | час життя неосновних носіїв заряду макропористий кремній релаксація |
| topic_facet | life time of minority charge carriers macroporous silicon relaxation время жизни неосновных носителей заряда макропористой кремний релаксация час життя неосновних носіїв заряду макропористий кремній релаксація |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/515 |
| work_keys_str_mv | AT onyshchenkovf effectofporedepthontheeffectiveminoritycarrierlifetimeinmacroporoussilicon AT karachevtsevala effectofporedepthontheeffectiveminoritycarrierlifetimeinmacroporoussilicon AT onyshchenkovf vliânieglubinymakropornaéffektivnoevremâžiznineosnovnyhnositelejzarâdavmakroporistomkremnii AT karachevtsevala vliânieglubinymakropornaéffektivnoevremâžiznineosnovnyhnositelejzarâdavmakroporistomkremnii AT onyshchenkovf vplivglibinimakropornaefektivnijčasžittâneosnovnihnosíívzarâduvmakroporistomukremníí AT karachevtsevala vplivglibinimakropornaefektivnijčasžittâneosnovnihnosíívzarâduvmakroporistomukremníí |