J. Phys. France 40, 1161-1172 (1979)
DOI: 10.1051/jphys:0197900400120116100

Phonon assisted tunnel emission of electrons from deep levels in GaAs

D. Pons^{1, 2} et S. Makram-Ebeid<sup>1

1</sup>  Laboratoires d'Electronique et de Physique Appliquée, 3, avenue Descartes, 94450 Limeil-Brévannes, France
²  Present address : Laboratoire Central de Recherche, Thomson CSF, Domaine de Corbeville, 91401 Orsay, France.

Abstract
A theory is developed for the electric field emission of electrons from deep levels in GaAs taking into account quantum mechanical tunneling and electron phonon interaction. Using this theory, a numerical model is developed simulating capacitive DLTS and capacitive transient experiments. The parameters of the model for the electron irradiation induced defect E3 are extracted by fitting an experimental DLTS spectrum and an experimental transient capacitance curve. In particular, an estimate is given for the Franck-Condon shift. This estimate is found to be consistent with that obtained by another method based on the measured activation energy of the capture cross-section. With the parameters thus found, the model is shown to reproduce correctly several other experimental results over a wide range of temperatures and electric field intensities.

Résumé
Une théorie a été mise au point pour rendre compte de l'émission d'électrons à partir d'un centre profond dans un champ électrique, en tenant compte de l'effet tunnel ainsi que du couplage électron-phonon. Un modèle numérique utilise cette théorie pour simuler les expériences DLTS capacitives et les variations transitoires de capacité. Les paramètres du modèle pour le piège E3, introduit par irradiation électronique, sont évalués en recherchant les meilleurs ajustements possibles des prévisions théoriques avec les spectres DLTS expérimentaux et avec les variations expérimentales de la capacité. En particulier une estimation est obtenue pour le décalage Franck-Condon. Cette estimation se trouve être consistante avec une autre basée sur l'énergie d'activation mesurée pour la section de capture. Avec les paramètres ainsi obtenus, on montre que le modèle reproduit correctement plusieurs autres résultats experimentaux pour une grande gamme de températures et d'intensités du champ électrique.

PACS
6320K - Phonon-electron and phonon-phonon interactions.
7970 - Field emission, ionization, evaporation, and desorption.
7155E - III-V semiconductors.

Key words
deep levels -- electron field emission -- electron phonon interactions -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- phonon defect interactions -- tunnelling