Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 293-297 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:01987002205029300

Surface recombination, surface states and Fermi level pinning

J.M. Moison et M. Bensoussan

Laboratoire de Bagneux, Centre National d'Etudes des Télécommunications, 196, avenue H.-Ravéra, F-92220 Bagneux, France

Abstract
Surface and interface recombination processes, which are becoming more and more important with the appearance of small-size optoelectronic devices, are still not well understood because reliable data are very scarce. We report here the first simultaneous in situ measurements of the density and position of surface states, of the position of the Fermi level at the surface, and of the surface recombination velocity, for various treatments of the surface of InP. Classical models are shown to describe correctly the relations between those quantities. A method for engineering (reducing) the surface recombination velocity in various situations by acting on the surface states is outlined, and applications to other semiconductors such as Si and GaAs are presented.

Résumé
Les processus de recombinaison aux surfaces et aux interfaces, dont l'importance croît avec l'apparition de dispositifs optoélectroniques de petite taille, ne sont pas encore bien compris, à cause du faible nombre de données expérimentales disponibles. On présente ici les premières mesures simultanées de la densité et de la position des états de surface, de la position du niveau de Fermi à la surface et de la vitesse de recombinaison de surface, pour divers traitements de la surface de InP. On montre que les modèles classiques décrivent correctement les relations entre ces quantités. On décrit une méthode pour moduler (réduire) la vitesse de recombinaison de surface en agissant sur les états de surface, avec des exemples d'applications à d'autres semiconducteurs comme Si ou GaAs.

PACS
7220J - Charge carriers: generation, recombination, lifetime, and trapping semiconductors/insulators.
7320H - Surface impurity and defect levels: energy levels of adsorbed species.
7325 - Surface conductivity and carrier phenomena.

Key words
electron hole recombination -- Fermi level -- III V semiconductors -- indium compounds -- surface conductivity -- surface electron states -- surface states -- Fermi level pinning -- recombination processes -- small size optoelectronic devices -- density -- position -- InP -- Si -- GaAs