Effective Minority Carrier Lifetime in Double-Layer Macroporous Silicon

Abstract

Ефективний час життя неосновних носіїв заряду в двошаровому макропористому кремнії розраховано за аналітично виведеними рівняннями. Розв’язок рівняння дифузії неосновних носіїв заряду записується для монокристалічної підкладки та шарів макропористого кремнію. Гранична умова записується для поверхонь першого шару макропористого кремнію та монокристалічної підкладки. Система семи рівнянь аналітично зводиться до двох трансцендентних рівнянь, які використовуються для розрахунку ефективного часу життя неосновних носіїв заряду в двошаровому макропористому кремнії. Проаналізована залежність ефективного часу життя неосновних носіїв заряду в двошаровому макропористому кремнії від товщини макропористого кремнію та глибини макропор кожного шару макропористого кремнію. Ефективний час життя неосновних носіїв заряду в двошаровому макропористому кремнії залежить від об’ємного часу життя неосновних носіїв заряду, поверхневої рекомбінації, яка залежить від середнього діаметра макропор, середньої глибини макропор та середньої відстані між макропорами, та дифузії.

The effective minority carrier lifetime in double-layer macroporous silicon is calculated according to analytically derived equations. The solution of the diffusion equation of minority carriers is written for a monocrystalline substrate and layers of macroporous silicon. The boundary condition is written for the surfaces of the first layer of macroporous silicon and the monocrystalline substrate. The system of seven equations is analytically reduced to two transcendental equations, which are used to calculate the effective minority carrier lifetime in double-layer macroporous silicon. The dependence of the effective minority carrier lifetime in double-layer macroporous silicon on the thickness of macroporous silicon and the depth of macropores of each layer of macroporous silicon was analyzed. The effective minority carrier lifetime in double-layer macroporous silicon depends on bulk lifetime of minority carriers, surface recombination, which depends on the average macropore diameter, average macropore depth, and average distance between macropores, and diffusion.