Field Quenching as Mechanism of Negative Differential Conductivity in Photoconducting CdS

TLDR: In this article, it was shown that the observed steep decrease of the electron density in photoconducting CdS(Al, Ag) with field in the range between 20 and 70 kV/cm is caused by a redistribution of holes from slow to fast recombination centers (field quenching).

Abstract: It is shown that the observed steep decrease of the electron density in photoconducting CdS(Al, Ag) with field in the range between 20 and 70 kV/cm is caused by a redistribution of holes from slow to fast recombination centres (field quenching). This redistribution is produced by field-enhanced ionization of holes from Coulomb-attractive slow recombination centers. The abrupt onset of the field quenching occurs because of the slow recombination traffic masking the fast center traffic until it becomes predominant. Competing infrared quenching reduces the masking effect and uncovers the earlier phases of field quenching already near 1 kV/cm (at 200 °K). Impact ionization and Zener extraction of holes from slow centers cannot explain the observed behavior. However, quantitative agreement between experiment and field quenching via field-enhanced ionization can be reached. Es wird gezeigt, das der steile Abfall der Elektronenkonzentration in photoleitendem CdS(Al, Ag) mit dem elektrischen Feld zwischen 20 und 70 kV/cm durch eine Umverteilung von Lochern von langsamen zu schnellen Rekombinationszentren verursacht wird (Feldtilgung). Diese Umverteilung wird durch „field-enhanced ionization” von Lochern aus Coulomb-attraktiven langsamen Zentren verursacht. Der abrupte Einsatz der Feldtilgung tritt auf, weil die langsame Rekombination eine Rekombination uber schnelle Zentren ver-deckt, bis diese uberwiegt. Eine konkurrierende Infrarottilgung vermindert den Verdeckungseffekt und macht eine fruhere Phase der Feldtilgung bereits in der Nahe von 1 kV/cm sichtbar. Eine Stosionisation oder Feldemission von Lochern aus langsamen Zentren kann das experimentell beobachtete Verhalten nicht erklaren; jedoch kann eine quantitative Ubereinstimmungzwisehen Experiment und Feldtilgung durch „field-enhanced ionization” erreicht werden.