A : xỏc suất tỏi bắt của điện tử với bẫy
1.3.5. Phương phỏp phõn tớch nhiệt phỏt quang
Một trong những mục tiờu quan trọng của thực nghiệm nhiệt phỏt quang là lấy được dữ liệu từ một hoặc một số đường cong nhiệt phỏt quang thực
nghiệm, và dựng những dữ liệu này để tớnh toỏn cỏc giỏ trị của cỏc thụng số khỏc nhau liờn quan đến tiến trỡnh chuyển dời điện tớch trong vật liệu nghiờn cứu. Cỏc thụng số này bao gồm độ sõu bẫy (E), hệ số tần số (s), tiết diện bắt và cỏc mật độ bẫy. Việc xỏc định được giỏ trị cỏc thụng số này khụng cú nghĩa là chỳng ta đó hiểu đầy đủ về cỏc khuyết tật liờn quan đến hiện tượng TL. Mặc dự vậy, việc tớnh toỏn này là một bước quan trọng để hiểu cỏc tiến trỡnh cơ bản và từ đú để định hướng phỏt triển cỏc phương phỏp phõn tớch đỏng tin cậy 56.
Từ những nghiờn cứu tiờn phong của Randall & Winkin vào năm 1948, đó cú rất nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu gắn liền với cỏc phương phỏp mà cú thể rỳt ra được cỏc thụng số bẫy (chủ yếu là E và s) từ đường cong TL. Một số phương phỏp tiờu biểu đó được đề xuất như: phương phỏp vựng tăng ban đầu, phương phỏp phỏt sỏng phõn đoạn, phương phỏp dạng đỉnh (hay cũn được gọi là phương phỏp Reuven Chen), phương phỏp vị trớ đỉnh (phương phỏp Urbach), phương phỏp đẳng nhiệt, phương phỏp làm khớt đường cong. Cỏc phương phỏp này được dựng để khảo sỏt sự phõn bố cỏc bẫy và/hoặc cỏc tõm tỏi hợp thay vỡ từng mức bẫy riờng biệt 37, 56.
Trong nội dung luận ỏn, chỳng tụi sử dụng phương phỏp dạng đỉnh (Reuven Chen) để tớnh toỏn cỏc thụng số động học của cỏc vật liệu đó chế tạo. Phương phỏp này dựa vào dạng đỉnh, sử dụng hai hoặc ba điểm trờn đường cong TL. Thụng thường, cỏc điểm này là Tm: nhiệt độ ở đỉnh cực đại, T1, T2: nhiệt độ ở nửa cường độ cực đại phớa nhiệt độ thấp và cao tương ứng (Hỡnh 1.10). Tuy nhiờn, vỡ dạng đỉnh ảnh hưởng mạnh bởi bậc động học nờn phương phỏp này phụ thuộc vào bậc động học 20, 56.
Reuven Chen đó đưa ra ba phương trỡnh cho mỗi đỉnh bậc một và bậc hai liờn quan đến độ sõu của bẫy với độ rộng toàn phần của đỉnh ở nửa độ cao (ω
= T2 – T1), nửa độ rộng ở phớa nhiệt độ thấp (τ = Tm – T1), hoặc nửa độ rộng ở phớa nhiệt độ cao (δ = T2 – Tm). Cụng thức tổng quỏt của E cho bởi:
2 2 2 m m kT E cγ b kTγ γ = − (1.18)
Ở đõy, γ là ω, τ, δ; cγ, bγ: hằng số đối với động học bậc một hoặc bậc hai được liệt kờ trờn Bảng 1.1. Reuven Chen đó mở rộng cỏc phõn tớch của ụng bao gồm bậc tổng quỏt bằng cỏch sử dụng hệ số hỡnh học mà Halperin & Braner đó xỏc định trước đõy: àg = δ/ω. Sự thay đổi àg theo bậc động học b được mụ tả trờn Hỡnh 1.11 20, 37, 56, 69.
Hỡnh 1.10. Cỏc thụng số dạng đỉnh Hỡnh 1.11.số Biểu diễn sự phụ thuộc của hệàg vào bậcđộng họcb.
Bảng 1.1. Cỏc giỏ trị của cỏc hằng số cγ và bγ trong phương trỡnh (1.18).
Bậc một Bậc hai
ω τ δ ω τ δ
cγ 2,52 1,51 0,976 3,54 1,81 1,71
bγ 1,0 1,58 0 1,0 2,0 0
Để tỡm cỏc giỏ trị của cγ và bγ , với b ≠ 1 hoặc 2, Reuven Chen sử dụng cỏc giỏ trị đó biết của àg cho động học bậc một và bậc hai (tương ứng 0,42 và 0,52) để đưa vào cỏc giỏ trị khỏc nhau của cỏc hằng số sử dụng trong biểu
thức tớnh E. Cuối cựng Reuven Chen đó tỡm ra được cỏc hệ số cγ và bγ của bậc tổng quỏt được chỉ ra ở Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Giỏ trị của cỏc hằng số cγ và bγ trong phương trỡnh (1.18).
γ cγ bγ
τ 1,51 + 3(àg – 0,42) 1,58 + 4,2(àg – 0,42)
δ 0,976 + 7,3(àg – 0,42) 0
ω 2,52 + 10,2(àg – 0,42) 1,0