Auger 复合

Auger 复合是一种三粒子非辐射过程，其中电子–空穴对复合所释放的能量 并不以光子或声子的形式发射出去， 而是转移给第三个载流子（另一个电子或空穴）。 该额外载流子被激发到其能带内的更高能级，随后 通过以热的形式耗散能量而弛豫。 因此，Auger 复合代表了一种寄生损耗机制， 在高载流子密度下尤为重要。

Auger 复合速率可表示为

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

其中 \(n\) 和 \(p\) 分别为电子和空穴密度，\(n_{0}\) 和 \(p_{0}\) 为其平衡值，\(C^{AU}_{n}\) 和 \(C^{AU}_{p}\) 分别为电子辅助和空穴辅助的 Auger 系数，单位为 m⁶s⁻¹。 这些系数决定了电子–空穴对复合能量 转移给自由电子（\(C^{AU}_{n}\)）或自由空穴（\(C^{AU}_{p}\)）的概率。

Auger 复合的关键特征是其对载流子密度的强烈依赖性： 复合速率随载流子密度的平方变化（通过 \(np\) 项）， 并且还通过前因子进一步依赖于 \(n\) 或 \(p\)。 这使得 Auger 复合在低注入条件下可以忽略不计， 但在高注入水平或重掺杂半导体中则占主导地位。

在实际中，Auger 复合是 III–V 族半导体（如 GaAs、InGaN）， 强光照条件下的硅太阳能电池， 高亮度 LED 以及 半导体激光器 中的关键损耗通道， 因为这些器件中通常存在非常高的载流子密度。 在某些 无机钙钛矿 中， 在聚光太阳光或脉冲激光激发下， Auger 复合也被认为是限制性能的重要因素。 相比之下，在 有机半导体 和典型的 薄膜器件 中， 在 1-sun 太阳能电池工作条件下载流子密度过低， Auger 复合通常不起显著作用， 而陷阱辅助或双分子复合机制占主导。

在 OghmaNano 中，\(C^{AU}_{n}\) 和 \(C^{AU}_{p}\) 的取值 可以直接在 电学参数编辑器 中设置。 这使得在建模那些 高载流子密度预期会影响效率和性能损耗的器件时， 可以显式地包含 Auger 复合效应。