Numerical study of the effect of surface recombination on nonlinear and phase distortions arising during the restoration of the optical signal shape

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The photoconductivity kinetics of a resistor with homogeneous generation of electrons and holes in thickness is investigated. Calculations are carried out for an $n$-type semiconductor. The cases of linear and quadratic volumetric recombination are considered. The mathematical model of the process includes a non-linear parabolic partial differential equation. The cause of its non-linearity is quadratic recombination. Boundary conditions of the 3rd kind are used, thus allowing to examine the surface recombination of nonequilibrium charge carriers. This latter phenomenon makes it necessary to take into account the diffusion term when writing kinetic equations describing the distribution of electrons and holes. The model neglects the volumetric charge. In described circumstances it is possible to use the integration of the photocurrent flowing through the resistor to obtain the dependence of the light intensity on time for small optical pulse durations: $T < \max{(\tau_n, \tau_p)}$. Here $T$ is the pulse duration, $\tau_n$ and $\tau_p$ are the lifetimes of electrons and holes, respectively. Nonlinear distortions in this case are mainly associated with the appearance of the second and the third harmonics of the Fourier series expansion of the function that determines the photocurrent dependence on time. To "restore" the optical pulse, the operation of differentiating the photocurrent can be used. Nonlinear and phase distortions are small when the condition $T < \max{(\tau_n, \tau_p)}$ is met. Proposed methods make it possible to expand the range of optical pulse durations ($T$) in which its "recovery" is possible. In the vicinity of the region defined by the equality $T\approx \max{(\tau_n, \tau_p)}$, nonlinear and phase distortions are significant.

Sobre autores

Vladimir Grishaev

Ogarev Mordovia State University

Email: muryuminsm@yandex.ru
ORCID ID: 0000-0002-5009-0222

Ph.D. (Phys.-Math.),  Associate Professor, Department of Experimental and Theoretical Physics

Rússia, 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

Sergey Muryumin

Ogarev Mordovia State University

Email: muryuminsm@yandex.ru
ORCID ID: 0000-0003-2965-7500

Ph.D. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Applied Mathematics, Differential Equations and Theoretical Mechanics

Rússia, 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

Evgeny Nikishin

Ogarev Mordovia State University

Autor responsável pela correspondência
Email: nikishin57@mail.ru
ORCID ID: 0000-0001-8370-1790

Ph.D. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Experimental and Theoretical Physics

Rússia, 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Russia

Bibliografia

  1. V. M. Mekhitarian, H. V. Partamyan, “High-speed photodetectors of pulsed radiation based on "inertial" photoresistors and photodiodes”, Soviet Physics: Technical Physics, 52:9 (1982), 1900–1902.
  2. E. V. Nikishin, E. E. Peskova, “Nonlinear distortion arising from the restoration of high-frequency optical excitation”, Journal of Radio Electronics, 9 (2015), 1-11 (In Russ.).
  3. E. V. Nikishin, V. Y. Grishaev, S. M. Muryumin, “On the influence of light intensity on the limits of applicability of modulated optical signals recovery method”, Zhurnal Srednevolzhskogo matematicheskogo obshchestva, 21:3 (2019), 363–372 (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.21.201903.363-371
  4. J. S. Blakemore, [Semiconductor Statistics], Honeywell Research Center, Hopkins, Minessota, 1962, 392 p.
  5. A. Milnes, [Deep Impurities in Semiconductors], Wiley-Interscience, New York, 1973, 568 p.
  6. V. A. Kholodnov, “Character of the influence of the concentration of recombination centers on the photoelectric response of semiconductors at interband photogeneration of carriers and their recombination through impurities”, Advances in Applied Physics, 3:3 (2015), 254–280 (In Russ.).
  7. A. N. Yashin, “Applikability of a simplified Shokli-Ried-Hall model to semiconductors with various types of defects”, Semiconductors, 39:11 (2005), 1285–1289.
  8. D. V. Lang, H. G. Grimmeiss, E. Meijer, M. Jaros, “Complex nature of goldrelated deep levels in silicon”, Phys. Rev, 22 (1980), 3917–3925.
  9. A. A. Samarsky, Theory of difference schemes, Nauka Publ, Moscow, 1987, 616 p.
  10. G. A. Korn, T.M. Korn, Mathematical Handbook for Scientists and Engineers, Dover, New York, 2000, 1152 p.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Grishaev V.Y., Muryumin S.M., Nikishin E.V., 2026

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».