Numerical and analytical study of time-resolved luminescence in thin-film semiconductors - [kumulative Dissertation]

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die zeitaufgelöste Lumineszenz an Dünnschichthalbleitern mithilfe analytischer und numerischer mathematischer Methoden studiert. Die Grundlage der Berechnungen bilden die Kontinuitätsgleichungen, die Stromgleichungen sowie die Poisson-Gleichung. Diese werden sowohl numerisch mit Hilfe des Softwarepakets Synopsys®TCAD, als auch approximativ analytisch gelöst. Untersucht wurde der Einfluss von Band-zu-Band und Shockley-Read-Hall-Rekombination im Volumen und an den Grenzflächen sowie der Einfluss von Drift- und Diffusionstransport von Ladungsträgern auf den zeitlichen Verlauf der Lumineszenz. Die Ergebnisse zeigen, dass für einzelne Absorberschichten unter geringen Anregungen ein exponentieller zeitlicher Verlauf der Lumineszenz zu erwarten ist.

In this work, time-resolved luminescence on thin-film semiconductors is studied by meansof analytical and numerical mathematical methods. The calculations are based on the continuityequations, the current equations as well as the Poisson equation. These are solvedboth numerically using the simulation tool Synopsys®TCAD and approximate analytically. In course of there, the effect of band-to-band and Shockley-Read-Hall-recombinationin the bulk and at the surfaces, as well as the impact of drift and diffusion of charge carrierson the time-dependent decay of the luminescence are investigated. The results show that for single absorber layers under low injections, an exponential time-dependent decay of the luminescence is expected.