Во многих случаях для эффективной люминесценции необхо­димо присутствие в материале примесей или дефектов решетки, действующих как центры активации. Обычно захват по крайней мере одного типа носителей (электрона или дырки) на эти центры активации является необходимой предпосылкой для из­лучательной рекомбинации. Сечение захвата мелких центров обычно велико: для центров с 8-образным потенциалом, как, на­пример, для изоэлектронных ловушек (разд. 3.3.6), сечение захвата обратно пропорционально энергии связи. Большая вели­чина сечения захвата является благоприятным фактором, по­скольку это означает, что мелкие примеси, способные вызвать примесную люминесценцию с энергией, близкой к ширине запре­щенной зоны (рис. 3.7), успешно конкурируют с безызлучатель - ными центрами захвата инжектируемых неосновных носителей. Однако при 300 К такие мелкие центры неустойчивы вследствие термической ионизации, что повышает долю рекомбинации через глубокие уровни.

Поскольку плотность состояний Nc в зоне проводимости очень велика (~1019 см-3) по сравнению с'типичным значением кон­центрации доноров jVd=1017cm“3 для невырожденного полупро­водника, то отношение п/Nd также велико; при 300 К n/No «

ж 0,8 для доноров с энергией ионизации 100 мэВ, или 4 kaT. Весьма существенно, будут ли неосновные носители, термически возбужденные с центров излучательной рекомбинации, снова захвачены аналогичными центрами или попадут на глубокие центры безызлучательной рекомбинации; важно также, про­изойдет ли излучательная рекомбинация прежде, чем про­изойдет последующее термическое возбуждение неосновного но­сителя. Концентрация центров излучательной рекомбинации должна быть как можно выше, а концентрация центров безыз­лучательной рекомбинации — как можно меньше, чтобы большая часть неосновных носителей захватывалась на излучательные центры (рис. 3.7). Хорошо иллюстрирует эти простые сообра­жения проведенный в работе [246] подробный анализ кинетики люминесценции в GaP, легированном азотом. Высокая скорость рекомбинации, которая обычно связана с поверхностью кристал­ла [122] и с большинством границ между частями полупровод­ника различного состава [кроме гетеропереходов GaAs— GaAlAs, специально тщательно изготовленных методом жид­костной эпитаксии (разд. 3.3.5 и 3.4.6)], обычно оказывает ре­шающее влияние на температурную зависимость краевой люми­несценции [3776]. В настоящее время мало известно о природе, а во многих случаях даже о распределении соответствующих поверхностных состояний по энергии. В работе [24в] сделан вывод о том, что увеличение с ростом температуры времени жизни для межзонной излучательной рекомбинации, следующее из уравнения (3.8) при пренебрежении слабой температурной зависимостью соответствующего коэффициента поглощения, иг­рает основную роль в тепловом гашении катодолюминесценции в слаболегированном GaAs n-типа в интервале 150—470 К. Очень малые энергии активации, намного меньшие ЕА и Е0у часто наблюдаемые при температурном гашении интенсивности люминесценции (или времени жизни) при низких температурах [25а], обычно связываются с уменьшением скорости захвата но­сителей на мелкие возбужденные состояния уровней с боль­шим сечением захвата [127], которые всегда должны иметь место для таких кулоновских притягивающих центров. Здесь рассматривается простой процесс рекомбинации типа захвата свободного носителя на связанное состояние (разд. 3.2.2), а не экситонные процессы, в которых участвуют несколько связан­ных носителей и которые могут происходить различными спо­собами с сильно различающимися энергиями активации [74а]. Этот эффект особенно ярко проявляется в GaP с донорами О, для которых энергии всех возбужденных состояний особенно малы по сравнению с энергией основного состояния [36]. Тем­пературное гашение люминесценции в системах, где имеются два связанных носителя с мало различающимися энергиями связи, определяется термическим возбуждением неосновных но­сителей [32д]. Обычное сильное температурное гашение, обус­ловленное возбуждением слабо связанной частицы, можно суще­ственно уменьшить, если эту частицу сделать основным носителем в полупроводнике [79]. Это справедливо для «молекулярной» изоэлектронной ловушки Zn—О в GaP p-типа (разд. 3.2.8).