بازترکیب Auger

بازترکیب Auger یک فرایند غیرتابشی سه‌ذره‌ای است که در آن انرژی آزادشده توسط بازترکیب یک جفت الکترون–حفره به‌صورت نور یا فونون‌ها گسیل نمی‌شود، بلکه در عوض به یک حامل سوم (یک الکترون یا حفره دیگر) منتقل می‌شود. این حامل اضافی به یک حالت انرژی بالاتر درون نوار خود برانگیخته می‌شود و سپس با اتلاف انرژی به‌صورت گرما آرامش می‌یابد. بنابراین بازترکیب Auger یک سازوکار اتلاف پارازیتی را نشان می‌دهد که به‌ویژه در چگالی‌های بالای حامل اهمیت دارد.

نرخ بازترکیب Auger به صورت زیر بیان می‌شود

\[R^{AU} = \big(C^{AU}_{n} n + C^{AU}_{p} p\big)\,(np - n_{0}p_{0}) \]

که در آن \(n\) و \(p\) چگالی‌های الکترون و حفره هستند، \(n_{0}\) و \(p_{0}\) مقادیر تعادلی آن‌ها هستند، و \(C^{AU}_{n}\) و \(C^{AU}_{p}\) ضرایب Auger با کمک الکترون و حفره با واحد m⁶s⁻¹ هستند. این ضرایب احتمال آن را تعیین می‌کنند که انرژی بازترکیب یک جفت الکترون–حفره به یک الکترون آزاد (\(C^{AU}_{n}\)) یا به یک حفره آزاد (\(C^{AU}_{p}\)) منتقل شود.

ویژگی کلیدی بازترکیب Auger وابستگی قوی آن به چگالی حامل است: نرخ با مربع چگالی حامل (از طریق جمله \(np\)) مقیاس می‌شود و علاوه بر آن توسط \(n\) یا \(p\) از طریق ضریب پیش‌فاکتور وزن‌دهی می‌شود. این موضوع باعث می‌شود بازترکیب Auger در تزریق پایین ناچیز باشد اما در تزریق سطح‌بالا یا در نیمه‌رساناهای به‌شدت دوپ‌شده غالب شود.

در عمل، بازترکیب Auger یک کانال اتلاف بحرانی در نیمه‌رساناهای III–V (برای مثال GaAs، InGaN)، سلول‌های خورشیدی سیلیکونی تحت روشنایی شدید، LEDهای با روشنایی بالا، و لیزرهای نیمه‌رسانا است، که در آن‌ها چگالی‌های بسیار بالای حامل به‌طور معمول وجود دارد. همچنین به‌عنوان یک عامل محدودکننده در برخی پروسکایت‌های معدنی تحت نور خورشید متمرکز یا تحریک با لیزر پالسی شناسایی شده است. در مقابل، در نیمه‌رساناهای آلی و دستگاه‌های لایه‌نازک معمول که تحت شرایط سلول خورشیدی 1-sun کار می‌کنند، چگالی‌های حامل برای بازترکیب Auger بیش از حد پایین هستند تا نقش مهمی ایفا کند، و در عوض مسیرهای کمک‌گرفته از تله یا دوجهتی غالب هستند.

در OghmaNano، مقادیر \(C^{AU}_{n}\) و \(C^{AU}_{p}\) را می‌توان مستقیماً در ویرایشگر پارامترهای الکتریکی تنظیم کرد. این امکان می‌دهد بازترکیب Auger هنگام مدل‌سازی دستگاه‌هایی که انتظار می‌رود چگالی‌های بالای حامل بر بازده و اتلاف عملکرد آن‌ها اثر بگذارد، در نظر گرفته شود.