Decoupling recombination mechanisms and trap state localization in direct bandgap semiconductors using photoluminescence decay
Notice bibliographique
Résumé
In this work, we show that extraction of the true bulk lifetime from the biexponential decay that follows from low initial carrier density photoluminescence decay experiments is not generally possible, and introduce new models to enable extraction of the bulk lifetime in the case where the initial carrier density exceeds the doping level. From measurements with high initial carrier density, we establish quasi-equilibrium between localized and free carrier states and accurately measure the bulk lifetime. Using our new models, we measure the time constants associated with localization processes as well as nonradiative and radiative bulk recombination in our GaAs double heterostructures grown with molecular beam epitaxy from experiments with varied excitation strength providing initial carrier densities that range from around 1014 to 1017 cm–3. We demonstrate that this approach can be applied to lightly doped (1016 cm–3) materials where the strongest excitation yields initial carrier densities that exceed the doping level. In our n-type sample, we report lifetime values of (22.7 ± 0.1) ns for bulk recombination, (73 ± 1) ns for trap-capture, (51 ± 2) ns for trap-emission, and (63 ± 2) ns for trap-decay, with a low-level injection effective radiative efficiency of (27.5 ± 0.7)%. In our p-type sample, we report lifetime values of (78.9 ± 0.3) ns for bulk recombination, (77.5 ± 0.7) ns for trap-capture, (530 ± 10) ns for trap-emission, and (177 ± 4) ns for trap-decay, with a low-level injection effective radiative efficiency of (47.0 ± 0.8)%. In comparison with the long and short lifetimes extracted from the biexponential decay with weak excitation, the mean bulk lifetime measured with strong excitation was (33 ± 2)% and (53 ± 1)% longer than the short lifetime, and (68 ± 4)% and (103 ± 3)% shorter than the long lifetime in our n-type and p-type samples, respectively. In our n-type sample, the extracted low-level injection nonradiative lifetime was (33 ± 1) ns, and it was observed to remain constant with the injection level. In our p-type sample, the high-level injection nonradiative lifetime was measured to be (30 ± 30)% larger than the low-level injection nonradiative lifetime of (140 ± 2) ns.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».