تخمين طول عمر و طول پخش الكترون در لايه‌هاي نيم رساناي نانو متخلخل به روش شبيه‌سازي گشت تصادفي در دو مقياس

Estimation of electron diffusion length and life-time in nano-porous semi-conductors with a two-scale random walk method

در اين پژوهش با استفاده از يك مدل دو- مقياسي، فرآيند پخش الكترون توأم با بدام افتادن در يك لاية نيم‌ رساناي نانو متخلخل و با در نظرگرفتن مراكز بازتركيب شبيه‌سازي مي‌شود. در مقياس اول نقش توزيع حالت‌هاي جاي‌ گزيده از طريق تخمين زمان ماندگاري الكترون در هر نانوذره، با توجه به تعداد و آرايش همسايه‌هاي اول آن، محاسبه شده و در مقياس دوم الكترون روي يك خوشة تراوش كننده بي‌نظم از نانوذرات پخش مي‌شود. زمان ماندگاري الكترون در هر نانوذره به تعداد همسايگان اول آن بستگي دارد كه در مقياس اول محاسبه شده است. برخي از نانوذرات اين خوشه با احتمال از پيش تعريف شده‌اي داراي مراكز بازتركيب هستند. نتايج شبيه‌سازي‌هاي ما نشان مي‌دهند كه مدل دو-مقياسي در عين حال كه سرعت محاسبات را به‌شدت افزايش مي‌دهد، تخمين درستي از روند تغيير ضريب پخش برحسب تخلخل، كه در تطابق با مشاهدات تجربي است ارائه مي‌دهد.

In this study, we modified the two-scale method proposed by Ebrahimi and Koochi to simulate electron diffusion in a disordered nano-structured semiconductor and study the effect of recombination process in localized traps, on electron transport. In the first scale, we estimate the mean electron residence time for nano particles with an arbitrary coordination number. In the second scale, we estimate the electron lifetime when it travels through a disordered percolating cluster of nano particles. The electron residence time on each particle was evaluated in the first scale. Some of the nano particles have recombination centers. We find that while employing the two-scale method decreases the computational time drastically, it produces the correct dependence of diffusion coefficients on the material’s porosity.