Séance de cours

Physique des semi-conducteurs: Transport de porteurs et recombinaison

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Dans cours

PHYS-433: Semiconductor physics and light-matter interaction

Lectures on the fundamental aspects of semiconductor physics and the main properties of the p-n junction that is at the heart of devices like LEDs & laser diodes. The last part deals with light-matter interaction phenomena in bulk semiconductors such as ab ...

Description

Cette séance de cours explore les phénomènes se produisant dans les semi-conducteurs sous des champs électriques élevés, explorant la décomposition de la loi d'Ohm, le concept de température électronique et la vitesse de saturation. Il traite en outre des propriétés hors d'équilibre, des recombinaisons bande à bande et à un seul niveau et de la théorie de Shockley-Read-Hall. La séance de cours couvre également le processus Auger, les taux d'émission et de capture dans les recombinaisons à un seul niveau, et l'impact de l'injection sur les taux de recombinaison.

Enseignant·e

Raphaël Butté

Raphaël Butté was born in Paris, France, in 1973. He received the PhD degree from the University Claude Bernard, Lyon, France, in 2000 for his research on the structural and optoelectronic properties of hydrogenated nanostructured silicon thin films with potential applications for photovoltaics and thin film transistors. He then moved to the University of Sheffield (2000-2003), UK, to work as postdoctoral research associate in the group of Prof. Maurice S. Skolnick (Fellow of the Royal Society). His research shifted to the optical properties of III-V semiconductors with a main focus on the nonlinear optical properties of cavity polaritons occurring in GaAs-based microcavities driven under resonant optical excitation. In 2004, he moved to Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as scientific collaborator in charge of optical spectroscopy at LASPE (http://laspe.epfl.ch/), a newly established laboratory directed by Prof. Nicolas Grandjean. In 2010, he became permanent member of staff (Scientific Collaborator and Lecturer). He was promoted to the position of Senior Scientist in 2016. His current research activity deals with planar waveguides, microdisks and photonic crystals made from III-nitride semiconductors. In particular, he is leading the activity focusing on: (i) the physics of exciton-polaritons in planar waveguides and (ii) high-β photonic crystal nanolasers. He is the author of 119 scientific articles published in peer-reviewed international journals, 14 publications published in peer reviewed journals following an international conference (Web of Science > 4500 citations, h-index: 36; Google Scholar > 6200 citations, h-index: 42) and 6 book chapters. He has given 30 invited talks in International Conferences/Winter-Summer Schools/Workshops. He has been the Publications Chair/Guest Editor of the Proceedings of the 5th International Workshop on Nitride semiconductors (IWN2008) and also served as Scientific Secretary of IWN2008 and of the 5th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE5). In 2012, he was one of the 149 scientists recognized by the Outstanding Referee program (http://publish.aps.org/OutstandingReferees) of the American Physical Society (APS) selected from a pool of roughly 60,000 currently active referees. Since September 2019, he is an Editorial Board Member of the newly launched open access APS journal, Physical Review Research. From September 2013 until December 2017, he was one of the Editors of the journal "Superlattices and Microstructures" (Elsevier). Since September 2015 he is a member of the Physics Doctoral School Teaching Committee. He was also a member of the EPFL Teaching Conference from September 2015 until August 2017.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Concepts associés (32)

Semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.

Composant semi-conducteur

vignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.

Carrier generation and recombination

In the solid-state physics of semiconductors, carrier generation and carrier recombination are processes by which mobile charge carriers (electrons and electron holes) are created and eliminated. Carrier generation and recombination processes are fundamental to the operation of many optoelectronic semiconductor devices, such as photodiodes, light-emitting diodes and laser diodes. They are also critical to a full analysis of p-n junction devices such as bipolar junction transistors and p-n junction diodes.

Facteur d'émission

vignette|L'intensité carbone de l'électricité mesure la quantité de gaz à effet de serre émise par unité d'électricité produite. Elle est exprimée en grammes d'équivalent par kilowatt-heure. vignette|Intensité carbone des économies nationales en kilogramme de par unité de PIB (2016). Un facteur d'émission est un ratio entre la quantité de polluants atmosphériques ou de gaz à effet de serre émis par un bien, un service ou une activité et une quantité unitaire de celui ou celle-ci.

Saturation velocity

Saturation velocity is the maximum velocity a charge carrier in a semiconductor, generally an electron, attains in the presence of very high electric fields. When this happens, the semiconductor is said to be in a state of velocity saturation. Charge carriers normally move at an average drift speed proportional to the electric field strength they experience temporally. The proportionality constant is known as mobility of the carrier, which is a material property.

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Séances de cours associées (64)

Transport et recombinaison

Explore le transport, la génération et la recombinaison dans les semi-conducteurs, couvrant les conductivités de dérive et de diffusion, les mécanismes de piégeage, divers canaux de recombinaison, et le rôle des pièges et des centres de recombinaison.

Physique des semi-conducteurs: statistiques d'occupation et remplissage de bande

Explore les statistiques d'occupation et le remplissage de bande dans les semi-conducteurs, couvrant les cas intrinsèques et dopés.

Semi-conducteurs intrinsèques: génération thermique et concentration de porteurs

Couvre les semi-conducteurs intrinsèques, en se concentrant sur les calculs de génération thermique et de concentration de porteurs.

Supports de charge dans l'électronique organique: Solitons et Polarons

Discute des porteurs de charge dans les matériaux organiques, en se concentrant sur les solitons, les polarons et leurs implications pour le transport de charge et les performances des appareils.

Semiconducteurs: Propriétés d'équilibre et dynamique de charge

Couvre les propriétés d'équilibre des semi-conducteurs, en se concentrant sur la dynamique des charges et l'influence de la température sur la génération d'électrons-trous.

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Concepts associés (32)

Semi-conducteur

Composant semi-conducteur

Carrier generation and recombination

Facteur d'émission

Saturation velocity

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