Tail–tail luminescence in amorphous silicon

Experiments and a model calculation of the stationary photoluminescence (PL) in hydrogenated amorphous silicon are presented. The model is based on the concept of geminate recombination and considers the tunneling of the photogenerated carriers from shallow to deep localized states as a process competitive with the radiative recombination. The activation energy of the temperature-dependent PL quantum efficiency is the sum of the electron–hole binding energy and of the trapping energy of one of both the charge carriers. This model allows a complete interpretation of the decrease of PL quantum efficiency, the shift of the PL spectrum towards lower photon energies, and of the increase in the FWHM with rising temperature. The long-wavelength PL (0.8 eV ≦ ħωPL ≦ 1.0 eV) is found to be characteristic of the density of localized midgap states. Experimente und eine Modellrechnung zur stationaren Photolumineszenz (PL) in wasserstoffhaltigem amorphem Silizium werden vorgestellt. Das Modell basiert auf dem Konzept der Paarrekombination und betrachtet das Tunneln der Phototrager aus flachen in tiefe lokalisierte Zustande als Konkurrenzprozes zur strahlenden Rekombination. Die Aktivierungsenergie der temperaturabhangigen PL-Quantenausbeute ist die Summe aus der Elektron–Loch-Bindungsenergie und der Trapenergie von einem der beiden Ladungstrager. Dieses Modell ermoglicht eine vollstandige Interpretation der Abnahme der PL-Quantenausbeute, der Verschiebung des PL-Spektrums zu kleineren Photonenenergien und der Zunahme der Halbwertsbreite mit zunehmender Temperatur. Es wird gezeigt, das die langwellige PL (0,8 eV ≦ ħωPL ≦ 1,0 eV) charakteristisch fur die Dichte der lokalisierten Zustande in Gapmitte ist.