Рекомбинация носителей заряда через возбужденные уровни бора в кремнии при низких температурах

Изучен процесс рекомбинации носителей через мелкие примесные центры бора в легированном умеренно компенсированном кремнии. Основное внимание было уделено теоретическому объяснению “эмпирических” температурных зависимостей времени жизни $\tau(T)$ носителей в интервале температур (1.7–4.2) K при концентрациях легирующей примеси $n_{\mathrm{B}}\ge$ 10$^{14}$ см$^{-3}$ с компенсацией $\le$ 10% ($n_d+n_a\le$ 10$^{13}$ см$^{-3}$). Довольно точно удалось установить, что мелкий возбужденный уровень с энергией связи 5 мэВ (3$s$-состояние) является квазирезонансным. Получены приближенные формулы для коэффициента захвата. Изучается влияние “слабого” магнитного поля (10–100) Гс на величину коэффициента захвата; при этом показано, что “слабое” магнитного поле слегка уменьшает время жизни носителей, тем самым стимулируя процесс их рекомбинации. При значениях полей порядка 100 Гс и концентрации $n_{\mathrm{B}}\ge$ 10$^{14}$ см$^{-3}$ время жизни неравновесных носителей уменьшается в $\sim$100 раз. Это означает, что после создания неравновесных носителей заряда путем фотовозбуждения, проводимость в полупроводнике довольно быстро спадает при наличии “слабого” магнитного поля. Данный эффект может быть использован, например, для регистрации крайне слабого “магнитного фона”.