有机电子学各章知识点总结

非平衡载流子

非平衡载流子的注入与复合：用光照使得半导体内部产生非平衡载流子的方法，称为非平衡载流子的光注入。光注入是=∆N p ∆，在一般情况下，对于n 型半导体，注入的非平衡载

流子浓度比平衡时多数载流子浓度低的多，0n n

≤≤∆，0n p ≤≤∆ ，满足这种条件的注入称为小注入，0p p ≥≥∆，即使

小注入，非平衡少数载流子浓度还是可以比平衡少数载流子浓度大的多，它的影响就显得十分重要了，往往是非平衡少数载流子起着重要作用，通常说的非平衡载流子都是指非平衡少数载流子。此外，还有非平衡载流子的电注入，即加电压，E FP 和E fn 偏离的大小直接反应半导体偏离热平衡态的程度。他们偏离越大，说明不平衡程度越显著，两者靠得越远，两者重合时，形成统一费米能级，处于平衡态。

非平衡载流子的寿命：由于相对于非平衡多数载流子。非平衡少数载流子的影响处于主导决定的地位，因此非平衡载流子寿命常称为少数载流子寿命。寿命标志着非平衡载流子浓度减小到原值的e 1所经历的时间。不同的材料寿命很不相同，即使是相同的材料在不同条件下，寿命也可在很大范围内变化。在小注入条件下，当温度和掺杂一定时，寿命是一个常数，寿命和多数载流子浓度成反比，或者说，半导体电导率越高，寿命越短。对于窄禁带材料，直接复合是主要的。 准费米能级：当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流

子时，可以认为就价带和导带上得电子讲，他们各自基本上处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡状态，因而费米能级和统计分布函数各自仍然是试用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，他们都是局部的费米能级，称为准费米能级。导带和价带的不平衡就体现在他们的准费米能级是不重合的，导带的称为电子准费米能级，价带的称为空穴费米能级。

复合理论：非平衡载流子的复合大致分两种：

①直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合。

②间接复合：电子和空穴通过复合中心复合。

根据复合发生的位置有表面复合，体内复合，复合放出能量有三种：发射光子（辐射复合），发射声子（将能量传给晶格，加强晶格震动），将能量给予其他载流子（增加他们的动能，又称俄歇复合）。

半导体中的杂质和缺陷在禁带中形成一定的能级，它们除了影响半导体的电特性以外，对非平衡载流子的寿命也有很大影响，实验发现，半导体中杂质越多，晶格缺陷越多，寿命越短，这说明杂质和缺陷有促进复合作用。这些促进复合过程的杂质和缺陷称为复合中心，间接复合指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。复合分两步：第一步，导带电子落入复合中心能级，第二步，这个电子再落入价带与空穴复合。

逆过程也成立。位于禁带中央附近的深能级是最有效地复合中心，浅能级，即远离禁带中央的能级，不能起有效复合中心的作用。

表面复合：实际上，少数载流子寿命在很大程度上受半导体样品的形状和表面状态的影响，实验发现，经过吹砂处理或金刚石砂粗磨的样品，其寿命很短，而细磨后再经化学腐蚀的样品寿命要长很多，实验还表明，对于同样地表明形貌，样品越小，寿命越短。表面复合也是间接复合的一种，表面复合速度的大小，很大程度上要受到晶体表面物理性质和外界气氛的影响，寿命值的大小在很大程度上反映了晶格的完整性，它是衡量材料质量的一个重要指标。

俄歇复合：是一种非辐射复合，载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子空穴复合时，把多余的能量传给另一个载流子，使这个载流子被激发到更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余的能量常以声子形式放出，这种复合称为俄歇复合。带间俄歇复合在窄禁带半导体中及高温情况下起着重要作用，而与杂质和缺陷有关的俄歇复合过程，则常常是影响半导体发光器件的发光效率的重要原因。

陷阱效应：当半导体处于非平衡态，出现非平衡载流子时，这种平衡遭到破坏，必然引起杂质能级上电子数目的改变。如果电子数目增加，说明能级具有收容非平衡电子的作用，若是电子减小，则可以看成能级具有收容空穴的作用，杂质

能级的这种积累非平衡载流子的作用称为陷阱效应。从这个角度看，所有杂质能级都有一定的陷阱作用；而实际上，只考虑有显著积累非平衡载流子作用的杂质能级，它所积累的非平衡载流子数目可以与导带和价带中非平衡载流子数目比拟。相应的杂质和缺陷称为陷阱中心。

载流子的漂移扩散：迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，而扩散系数反映存在浓度梯度时载流子运动的难易程度。

LCD

LCD 液晶显示器是Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比CRT（阴极射线显示器件技术）要好的多，但是价钱较其贵。现在LCD 已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分的普及。液晶显示技术经历了扭曲向列(TN-LCD)，超扭曲向列(STN-LCD)，和薄膜晶体管阵列（TFT-LCD）。

TFT（Thin Film Transistor）是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示设备之一，其效果接近CRT显示器，是现

在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制，是有源像素点。因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了很高水平。

TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立，并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。

“像素”（Pixel）是由Picture(图像) 和Element(元素)这两个单词的字母所组成的，是用来计算数码影像的一种单位，如同摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”（Pixel）。这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。越高位的像素，其拥有的色板也就越丰富，越能表达颜色的真实感。分辨率是指像素点的个数。每一个像素对于3个TFT，分辨率，它是指可以使显示器显示的像素个数，通常用每行像素数乘每列像素数来表示。例如，分辨率为1024×768的液晶屏，表示显示器可以显示768行，1024列，共可显示786432个像素点。那么图象究竟是怎么产生的呢？基本原理很简单：显示屏由许多可以发