【非辐射复合】半导体中非辐射载流子复合的双能级机制

2016 年 2 月 16 日，美国国家可再生能源实验室的 Ji-Hui Yang 等人（通讯作者为 Su-Huai Wei）在《Scientific Reports》期刊发表了题为《Non-Radiative Carrier Recombination Enhanced by Two-Level Process: A First-Principles Study》的文章。该研究基于第一性原理计算方法，研究了半导体 CdTe 中非辐射载流子复合的增强机制。文章提出了一个新的双能级复合机制：缺陷先通过一个能级捕获一种载流子形成亚稳态，随后缺陷结构快速变化至稳定态，再通过另一个能级捕获另一种载流子完成复合。以 CdTe 中的 TeCd 2+ 缺陷为例，研究表明这种双能级过程可使复合速率显著提升三个数量级，与实验结果吻合。该研究结果对深入理解半导体缺陷物理、优化光电子半导体器件（如太阳能电池和发光二极管）的性能具有重要意义，提示在表征光电子材料时需重新审视传统单能级复合模型，并考虑双能级机制的潜在影响。

1. 引言（Introduction）

1.1 背景知识

文章开篇指出，非辐射复合在光电子半导体器件（如太阳能电池和发光二极管）的性能中起着关键作用。传统的Shockley-Read-Hall (SRH) 模型假