Contribution à l'étude du bruit de génération-recombinaison dans le germanium

Laboratoire de Physique des Solides de la Faculté des Sciences de Montpellier (Professeur M. Savelli) Place E.-Bataillon — 77 - Montpellier, France

Résumé

Ce travail se présente comme une contribution à l'étude du bruit de génération-recombinaison dans le germanium.

Il comporte une partie théorique où sont comparées deux méthodes d’analyse des propriétés statistiques de la fonction aléatoire décrivant les fluctuations du nombre de porteurs :

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  une première méthode met en oeuvre l'approximation poissonnienne, et conduit à l'expression de la densité spectrale de fluctuations de porteurs entre deux niveaux ;

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  la deuxième méthode classique traite ce problème d’une façon plus générale dans le cadre des processus de Markoff.

D’un point de vue expérimental, l’analyse spectrale du bruit de génération-recombinaison dans la gamme de fréquences 2 KHz-15 MHz et la mesure du temps de décroissance de la photoconductivité amènent à déterminer entre 100° K et 350° K sur des échantillons de germanium à la fois les variances des fluctuations, leur temps de corrélation et la durée de vie des porteurs.

Les résultats des mesures corrélatives ainsi réalisées sur des échantillons de germanium dopés en impuretés peu profondes d’une part, et d’autre part sur des échantillons de germanium dopés au nickel, permettent de décrire les processus de transition qui contrôlent les fluctuations dans les deux cas. Des précisions concernant les sections de capture d’électrons et de trous par les deux niveaux du nickel dans le germanium sont obtenues ainsi que les lois de variation des variances de porteurs libres en fonction de la température.

Abstract

This work brings a contribution to generation-recombination noise in Germanium.

In the theoretical part we compare two methods for the analysis of the statistical properties of the random function which describes the carrier fluctuations

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  the first one uses Poisson approximation, and the expression of carrier fluctuations is deduced in the two levels case;

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  the classical treatment of the multilevel case for carrier fluctuations is presented on the basis that they are Markoffian processes.

Both the spectral ana lysis of generation-recombination noise and the photoconductivity decay are studied in the range 100° K-350° K on Germanium samples. The experimental results bring informations on fluctuations variances, correlation time and carrier lifetimes.

The results obtained on samples doped with shallow impurities and deep Ni levels allow us to describe the transition processes which control the fluctuations in both cases. Precisions on electrons and holes capture cross sections by Ni levels are obtained as well as variations of carrier variances versus temperature.