Лекции Таноса / KOE-10_-_Poluprovodnikovaya_optoelektronika
.pdf
11
Оптические явления в полупроводниках
12
1.
Поглощение в полупроводниках
Фундаментальное поглощение
nПоглощение при прямых или непрямых переходах
nЭкситонное поглощение
kω ~ wfjN(ħω)
kω = A(ħω – Eg)1/2
2.Примесное поглощение
3.Поглощение свободными носителями заряда.
4.Решеточное поглощение
13 Спектры собственного поглощения
14 |
Поглощение в ПП |
|
15 |
Влияние примесей на поглощение |
|
nGaAs, легированный мелкими акцепторами, p = 1,2∙1018 см-3 (T = 300 К)
16 |
Решеточное поглощение |
|
n Поглощение на колебаниях решетки
n Энергия электронов не меняется
n |
Законы сохранения |
hω = å±hΩi (kiфон ), |
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
i=0 |
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
0 ≈ kфот = å±kiфон. |
|
|
|
|
|
i=0 |
|
|
Однофононное поглощение |
|
||
n |
hω = hΩ(0), |
|||
kфот = kфон ≈ 0.
n только поперечные оптические фононы (TO-фононы)
n Двухфононное поглощение |
hω = hΩ1 + hΩ2 , |
||
kфон 1 |
= kфон 2. |
||
|
|||
17
Возбуждение и инверсия в полупроводниках
n Квазиравновесие и квазиуровни
Fn* - Fp* = kT ln æç npn2 ö÷. è i ø
Fn* − Fp* > Eg .
Fn* − Fp* > hω.
18
Люминесценция в ПП
nНепрямозонные полупроводники
nвторой порядок теории возмущений
nпоглощение на свободных носителях заряда – также второй порядок
nНеобходимо применять прямозонные полупроводники
19
Эффективность люминесценции
nЭффективность люминесценции - доля излученной энергии относительно затраченной на её возбуждение
nКвантовый выход люминесценции - отношение числа испущенных в заданной спектральной области фотонов к числу созданных в результате возбуждения
(генерируемых) носителей заряда или электроннодырочных пар
nВнутренний квантовый выход - учитывают все испущенные фотоны
nВнешний квантовый выход - учитывают лишь фотоны,
выведенные за пределы образца или прибора
η = 1/ τизл |
= |
τ |
= |
τби |
|
|
|
|
|
||||
i |
1/ τ |
|
τизл |
τби + τизл |
|
|
|
|
|
||||
1/ τ = 1/ τизл +1/ τби
20 |
Безызлучательная рекомбинация |
|
n Изучена слабо
n непосредственная регистрация затруднена
n Eg ≥ 0,3 эВ
n нет безызлучательной электрон-дырочной рекомбинации n ħΩ=0,05 эВ ħω = 2 эВ – 40 фононов
n Виды безызлучательной рекомбинации:
nОже-рекомбинация
nПоверхностная рекомбинация
nРекомбинация через макроскопические дефекты
nРекомбинация на точечных микроскопических дефектах