Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 789-795 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:01987002208078900

Electron states and recombination velocities at semiconductor surfaces and interfaces

M. Lannoo

Laboratoire des Surfaces et Interfaces Institut Supérieur d'Electronique du Nord, 41, boulevard Vauban, 59046 Lille Cedex, France

Abstract
The concept of dangling bond states is reviewed. It is shown that the Schottky barrier height can be correlated with the average self energy of surface dangling bonds. The same property holds true for band offsets at semiconductor heterojunctions. The model explains the relation found by Tersoff between these two quantities. A second part is devoted to the theoretical determination of surface recombination velocities. The Stevenson-Keyes model is shown to be able to provide recombination velocities of order 105 to 10 7 cm/s. Recent work on InP is discussed. Finally a semiclassical expression of the multiphonon capture cross sections is used, providing more information on the surface states which dominate recombination.

Résumé
Le concept d'état associé aux liaisons pendantes est passé en revue. Il est montré que la hauteur de barrière de Schottky peut être corrélée à l'énergie propre moyenne des liaisons pendantes de surface. La même propriété s'avère vraie pour les discontinuités de bandes aux hétérojonctions entre semiconducteurs. Le modèle explique la relation trouvée par Tersoff entre ces deux quantités. La deuxième partie est consacrée à la détermination théorique des vitesses de recombinaison de surface. Il est montré que le modèle de Stevenson-Keyes est capable de donner des vitesses de recombinaison de l'ordre de 105 à 107 cm/s. Des travaux récents sur InP sont discutés. Finalement une expression semi-classique des sections de capture multiphonons est utilisée, apportant des informations supplémentaires sur les états de surface qui dominent la recombinaison.

PACS
7220J - Charge carriers: generation, recombination, lifetime, and trapping semiconductors/insulators.
7320 - Electronic surface states.
7330 - Surface double layers, Schottky barriers, and work functions.
7340L - Electrical properties of semiconductor to semiconductor contacts, p n junctions, and heterojunctions.
2530B - Semiconductor junctions.

Key words
electron hole recombination -- interface electron states -- Schottky effect -- semiconductor junctions -- surface electron states -- electron states -- semiconductor interfaces -- semiconductor surfaces -- dangling bond states -- Schottky barrier height -- band offsets -- semiconductor heterojunctions -- surface recombination velocities -- Stevenson Keyes model -- multiphonon capture cross sections -- surface states -- InP