Estudio de los alcances y la validez de la aproximación de simmon-taylor en el modelado de dispositivos de semiconductores desordenados

Abstract

La performance de los dispositivos electrónicos de materiales amorfos es altamente dependiente de la densidad de estados presente dentro de la banda prohibida (gap) que contiene una distribución continua compuesta de dos colas exponencialmente decrecientes y estados profundos. La carga atrapada en los estados localizados y la recombinación de los pares electrón-huecos a través de estos estados se describe usualmente con el formalismo de Schockley-Read-Hall (SRH). Las ecuaciones de SRH pueden simplificarse considerablemente con la aproximación propuesta por Simmon-Taylor, en particular con la aproximación de dichos autores conocida como “0K”. Si bien la validez de estas aproximaciones ha sido discutida en la literatura para materiales semiconductores, según nuestro conocimiento no se ha realizado un estudio sistemático que contemple la inclusión de dichos algoritmos en un código numérico de dispositivos donde se puedan comparar los resultados de hacerlas o no. En este trabajo se implementaron las aproximaciones de Simmon-Taylor en nuestro código DAMPS y se cotejaron las curvas corriente tensión y respuesta espectral obtenidas con y sin dicha aproximación para distintos escenarios y para una amplia gama de posibles parámetros eléctricos. Nuestros resultados indican que la aproximación de Simmon-Taylor es aceptable para tensiones directas mientras que la de 0K presenta algunos problemas.The performance of amorphous materials based electronic device is highly dependent on the density of states present in the band gap. This density of states contains two exponentially decreasing tails and deep states. Charge trapping in localized gap states and recombination of electron-hole pair through these states are usually described by the Schockley-Read-Hall (SRH) formalism. The equations derived in the SRH statistics can be simplified by Simmon-Taylor?s approach, especially using so called ?0K? approximation. Although the validity of these approaches were discussed in the literature on semiconductor materials, there is no a systematical study where these algorithms were included in a device oriented numerical code in order to compare the differences introduced by the approximations. In this paper, the approaches of Simmon-Taylor were implemented in our code D-AMPS and the current-voltage and spectral responses curves were obtained with and without these approximations under different sceneries and other electric parameters. Our results indicate that the Simmon-Taylor approach is acceptable when the device is forward biased, while the 0K approach presents some problems.