Intrinsic recombination in dependence on doping concentration and excitation level application to lead chalcogenides

On the base of anisotropic and parabolic band structure recombination rates are calculated for the mixed crystals Pb0.78Sn0.22Te and PbS0.1Se0.9 in dependence on non‐equilibrium carrier concentration δn up to 1020 cm−3 in a wide range of temperatures and doping levels. Degeneracy causes different changes of lifetimes or recombination rates for material with different activation energies of the recombination process. Both, weakening or strengthening of the known n2p‐law of the Auger transition rate can occur at beginning degeneracy. At δn > 1019 cm−3 always sublinear behaviour should be observed. For radiative recombination a weakening of the np‐law is obtained generally; in the limit δn > 1019 cm−3 the rate behaves like (δn)4/3. Unter Zugrundelegung anisotroper parabolischer Bandstruktur werden für die Mischkristalle Pb0,78Sn0,22Te und PbS0,1Se0,9 Rekombinationsraten in Abhäungigkeit von der Nichtgleichgewichtskonzentration δn (bis zu δn ± 1020 cm−3) für einen weiten Temperatur‐ und Dotierungsbereich berechnet. Entartung verursacht unterschiedliche Veränderungen der Lebensdauer bzw. der Rekombinationsrate für Substanzen mit unterschiedlicher Aktivierungsenergie des Rekombinationsprozesses. Sowohl eine Schwächung als auch eine Verstärkung der bekannten n2p‐Abhängigkeit der Auger‐Rate kann infolge beginnender Entartung auftreten. Bei δn > 1019 cm−3 sollte aber immer sublineares Verhalten zu beobachten sein. Entartung führt bei strahlender Rekombination in jedem Falle zu einer Schwächung des np‐Gesetzes; im Grenzübergang (etwa ab δn > 1019 cm−3) verhält sich die Rate hier wie (δn)4/3.