Rev. Phys. Appl. (Paris) 9, 451-454 (1974)
DOI: 10.1051/rphysap:0197400902045100

Simulation de la cinétique des transitions électroniques entre les niveaux énergétiques d'un semiconducteur doté d'impuretés

J. Brini, G. Kamarinos et P. Viktorovitch

Ecole Nationale Supérieure d'Electronique et de Radioélectricité, 23, rue des Martyrs, 38031 Grenoble-Cedex, France

Abstract
We simulate the kinetics of interactions between free electrons, free holes and impurities in a semiconductor not necessarily in thermal equilibrium. The formal identity between Shockley-Read's and the chemical kinetic reaction equations allows us to use a special purpose computer originally designed to simulate systems of chemical reactions (for instance in neurobiology). We confirm the trapping properties of deep level impurities which were first deduced from decaying photoconductivity experiments. We evolve a method of determining the characteristics of impurities (energy level, density, probability of emission and capture of electrons and holes). We also show the feasibility of predicting the behaviour of semiconductors containing several impurities.

Résumé
Nous simulons la cinétique des interactions entre électrons libres, trous libres et impuretés dans un semiconducteur dont l'état stationnaire peut être hors de l'équilibre thermodynamique. L'identité formelle des équations de Shockley-Read avec des équations de cinétique chimique nous permet d'utiliser un calculateur original destiné à simuler des réseaux de réactions chimiques (en neurobiologie par exemple). Nous obtenons la confirmation en régime dynamique de résultats, déduits d'expériences de photoconductivité, concernant les propriétés de piégeage des niveaux d'impuretés. La simulation nous conduit à dégager une méthode permettant de déterminer les caractéristiques des impuretés (niveau énergétique, densité, coefficients d'émission et de captation des électrons et des trous). Nous mettons également en évidence la possibilité de prévoir le comportement de milieux dotés de plusieurs niveaux d'impuretés.

PACS
7110 - Theories and models of many electron systems in condensed matter.
7155 - Impurity and defect levels.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.

Key words
impurity electron states and effects -- photoconductivity -- semiconductors -- electronic transitions -- energy levels -- impurity doped semiconductor -- free electrons -- free holes -- chemical kinetic reaction equations -- trapping properties -- kinetics simulation -- Shockley Read equations -- carrier capture probability -- impurity density -- multiple impurity behaviour