Поглощение внутризонное

Рассматриваемые внутризонные переходы происходят с нарушением правил Отбора. Они осуществляются либо когда наряду с поглощением фотона происходит поглощение или испускание фо-нона, либо когда имеется рассеяние носителей на ионизованных примесях. Это обусловлено законом сохранения импульса. Расчеты показывают, что коэффициент поглощения свободными носителями заряда определяется проводимостью вещества [c.311]

В отличие от металлов полупроводники имеют довольно сложный спектр оптического поглощения. В металле фотоны поглощаются электронами проводимости, совершающими переходы внутри энергетической зоны. Поэтому спектр поглощения металла непрерывен металлы поглощают излучение любой частоты. В полупроводниках фотоны могут поглощаться электронами валентной зоны (с последующим переходом в зону проводимости или на примесные уровни, находящиеся внутри запрещенной зоны), электронами на примесных уровнях (с переходом в зону проводимости или на другие примесные уровни), электронами проводимости (с последующими внутризонными переходами). Переходам электронов из валентной зоны в зону проводимости отвечает так называемая полоса собственного поглощения полупроводника она характеризуется наиболее высоким коэ-ф-фициентом поглощения. Частота о) р, соответствующая [c.164]

Полагая, что поглощение света в полупроводниках происходит за счет внутризонных переходов, т. е. свободными носителями заряда, что в самом деле имеет место для ИК диапазона, коэффициент поглощения полупроводника и-типа можно представить в виде [c.188]

В среднем ИК-диапазоне поглощение света обусловлено колебаниями решетки и присутствием примесей, а также внутризонными переходами свободных носителей заряда. На рис. 3.8 показаны спектры поглощения света монокристаллом кремния при разных температурах. Поло- [c.83]

Поглощение излучения свободными носителями тока (внутризонные электронные переходы) [c.216]

Читатель может заметить, что эти выводы о межзонном поглощении делаются на основании формулы, выведенной для внутризонного поглощения (свободными носителями). Это оправданно в модели хаотических фаз, использовавшейся при выводе. Поскольку а Е) выводится из взаимодействия состояний сильной связи, расположенных на соседних узлах, единственный эффект, к которому может привести наличие различных зонных индексов, состоит в изменении величины К в (6.14). [c.121]

В данной главе рассмотрена микроскопическая теория различных механизмов поглощения света в гетероструктурах с квантовыми ямами. Сначала в рамках одноэлектронной зонной теории описаны внутризонные и межзонные оптические переходы двумерных электронов. Поскольку энергетический спектр двумерных носителей заряда существенно отличен от спектра трехмерных, механизмы оптического поглощения в квантовых ямах качественно отличаются от аналогичных процессов в объемных полупроводниках. На рис. 6 показаны подзоны размерного квантования электронов зоны проводимости (с) и валентной v) зоны в квантовой яме, а также возможные оптические переходы. [c.37]

Перейдем к детальному рассмотрению указанных механизмов внутризонного поглощения света двумерными электронами. [c.42]

Рис. 12. Спектры внутризонного поглощения вблизи порога фотоионизации (расчет).

Рис. 14. Спектр внутризонного поглощения для квантовых ям с двумя подзонами размерного квантования (расчет).

Влияние электрического поля на спектр внутризонного поглощения [c.62]

Для определенности проведем численный расчет спектра внутризонного поглощения в электрическом поле для квантовой ямы, имеющей в отсутствие поля два дискретных уровня, верхний из которых близок к потолку ямы. Будем использовать параметры ямы, указанные на рис. 14. [c.64]

В итоге с помощью (3.86) коэффициент внутризонного поглощения света при рассеянии на полярных оптических фононах можем представить в виде [c.78]

J нии) внутризонное оптич. поглощение в фокусе соответствует напряжённо- ш,ей среды, Fq— объём пр-ва в об- [c.661]

Ф. э. первого типа возникает только при генерации светом подвижных носителей заряда одновременно обоих знаков (электронов и дырок) и обусловлен разделением этих носителей в пространстве (о Ф. э. второго типа см. ниже). Разделение вызывается либо неоднородностью образца (роль неоднородности может играть поверхность), либо неоднородностью освещения (освещение части образца или поглЬщение света у поверхности). Появление эдс при неоднородном освещении может также обусловливаться нагревом электронов светом. Этот механизм подобен обычному термозлектрич. эффекту (см. Термоэлектрические явления) и может быть существен как при межзонном поглощении, так и при внутризонном. [c.342]

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ (фоторезистивный эффект)— изменение электропроводности среды, oбy JЮвл ннoe действием эл.-магн. излучения. Ярко выражена в полупроводниках и диэлектриках. Впервые наблюдалась У. Смито.м (W. Smith, 1873) в аморфном Si (см. Аморфные и стеклообразные полупроводники). Ф. возникает из-за изменения либо концентрации носителей заряда (концентрационная Ф.), либо их подвижности под действием излучения (см. Подвижность носителей заряда). В зависимости от механизма поглощения излучения различают Ф. собственную, примесную и внутризонную. [c.355]

Внутризонная фотопроводимость связана с изменением подвижности носителей заряда при их перераспределении по энергетич. состояниям в результате поглощения излучения. К процессам, вызывающим внутризонную Ф-, относят оптич. переходы носителей заряда внутри одной зоны, к-рые возможны благодаря рассеянию носителей на примесях и фононах (см. Рассеяние носителей заряда в твёрдом теле) прямые оптич, переходы между подзонами дырочной зоны в полупроводниках р-типа ( лёгкие и тяжёлые дырки, см. Зонная теория) переходы между подзонами размерного квантования в полупроводниковых структурах (см. Квантовые размерные эффекты). Внутризонная Ф. впервые наблюдалась Моссом и Хокинзом (I960) в p-Ge (переходы между подзонами дырок) и Ролли-ном (1961) в M-InSb (внутризонное поглощение). [c.356]

При внутризонной Ф. может изменяться подвижность как тех носителей, к-рые непосредственно поглотили излучение, так и всех носителей заряда из-за перераспределения пог.чощённой энергии, обусловленного межэлектрон-ным рассеянием. Как правило, определяющую роль играет второй процесс. Если время перераспределения энергии мало по сравнению с временем релаксации энергии носителей т, то Ф. можно рассматривать как результат изменения темп-ры газа носителей при поглощении излучения, В этом случае Знак d[i/dT и Аа может быть [c.356]

Возможны и др. механизмы предпробойной Э.— прямое возбуждение центров свечения электронным ударом, а также внутризонная Э., наблюдаемая в р—п-переходах, включённых в запорном напраэлснии. При внутризонной Э. свободные электроны (или дырки) испускают свет при переходах в пределах зоны проводимости (валентной зоны), без участия центров свечения. Такая Э. отличается крайне широким спектром, охватывающим всю область прозрачности полупроводника и даже заходящим в область собств. поглощения. [c.537]

Влияние легирования на чувствительность кристаллов LiNbO, и LiTaOj подробно описано в [44, 65J. Использование переходных металлов в качестве легирующих добавок связано с их способностью под действием света обратимо отдавать d-электроны в зону проводимости. Измерение дифракционной эффективности при записи на длинах волн % = 0,488 мкм и Я = 0,633 мкм показало значительное увеличение чувствительности кристаллов, легированных Мп, Fe, Си, однако легирование Сг, Со и Ni не оказывает существенного влияния на дифракционную эффективность. Рост дифракционной эффективности во время записи голограммы в чистом кристалле LiNbOs и в кристаллах с различными добавками показан на рис. 7.13 [44J. Легирование Fe увеличивает чувствительность в 500 раз. Имеется связь между спектрами поглощения и чувствительностью к записи кристаллов с различными добавками. При легировании Сг, Со и Ni оптическое поглощение обусловлено внутризонными переходами, в то время как для Мп, Fe и Си поглощение вызывается ионизацией. [c.322]

Рис 8 6 Спектр поглощения SrTiOs [14, 15].Sg, и Sy, — внутризонные переходы So, Я, — усредненные параметры осциллятора Зельмейера. [c.343]

Пусть полупроводником поглощается излучение лазера, частота которого и лежит в интервале зона/ -Ё зона/ + Это поглощение сопровождается прямыми электронными переходами через запрещённую зону с шириной -Езона- Такой процесс в стационарном режиме уравновешивается обратным процессом, состоящим в спонтанной излучательной рекомбинации. Если скорость этой рекомбинации много меньше скорости установления квазиравновесия между носителями и решёткой и скорости внутризонной термализации самих носителей, то как в зоне проводимости, так и в валентной зоне успевают возникнуть квазиравновесные распределения электронов и дырок с соответствующими квазиуровнями Ферми и температурой, равной температуре решётки Т. Охлаждение наступает в условиях, когда носители, появляющиеся в результате поглощения фотонов на- [c.51]

Если зона полностью заполнена, в ней, конечно, невозможны внутризонные переходы. Для незаполненных зон, исходя из закона сохранения импульса, поглощение света носителями должно сопровождаться поглощением (испусканием) фонона, обеспечивающим выполнение закона сохранения импульса. Поэтому методы расчета таких переходов должны быть близкими к методам, приценяемцм [c.216]

Помимо этого вида Ф., обнаружены и исследуются др. ее виды. Ф. имеет место при внутризонном поглощении излучения свободными носителями заряда [3 . Электроны проводимости (или дырки), двигаясь в кристалле, рассеиваются па колебаниях кристаллич. решетки илп па дефектах. Т.к. подвижность электропов Х зависит от их времени свободного пробега т л = ег/т (т — эффективная масса электрона), а последнее, в свою очередь, зависит от эпергии электронов, то элек-т 10магнитп0е излучение, поглощаясь электронами проводпмости и увеличивая их энергию, изменяет подвижность и, следовательно, электропроводность вещества. Ф. в этом случае паз. п о д в и ж н о с т-н о й, или р,-Ф. [c.348]

Экситоны — это связанные электрон-дырочные пары, несколько напоминающие атом водорода. Энергия фотонов, необходимая для создания экситона, составляет меньшую величину (на величину его энергии связи), чем необходимо, чтобы разорвать связанный электрон валентной зоны на свободный электрон и дырку. Их образование будет соответственно, наблюдаться как пик поглощения на длине волны немного большей, чем основной край внутризонного поглощения. При комнатной температуре в объемном GaAs пик экситонного поглощения едва различим в основном из-за низкой энергии связи экситонов ( 4 мэВ), делающей их очень чувствительным к термоионизации. Однако при удержании экситонов в тонких квантовых ямах энергия их связи существенно возрастает (л 10 мэБ для ямы шириной в 10,0 нм), и это значительно увеличивает резонансное поглощение. [c.107]

Двумерные электроны имеют больше каналов внутризонно-го поглощения, нежели трехмерные. В квантовых ямах возможны межподзонные (7) и внутриподзонные (2) оптические переходы, а также процессы фотоионизации квантовых ям (i), сопровождаемые переходами из размерно-квантованных дискретных состояний в надбарьерные состояния непрерывного спектра. Переходы между различными подзонами размерного квантования из к -зоны в с-зону 4, 5), вызываемые светом с tUu > Eg, могут порождать целое семейство полос межзонного поглощения. [c.37]

На рис. 12 представлены результаты расчета коэффициента поглощения при фотоионизации резонансных (кривая 1) и нерезонансных (кривые 2—4) квантовых ям. На рис. 13 представлен спектр внутризонного поглощения для квантовой ямы с одним уровнем размерного квантования (расчет и зксперимент). В такой яме наблюдается только полоса фотоионизации. На рис. 14 представлены результаты расчета спектра внутризонного поглощения для квантовой ямы с двумя уровнями размерного квантования, где одновременно могут наблюдаться и межпод-зонное поглощение, и полоса фотоионизации. Из-за того что уровень Egi очень близок к уровню барьера, узкий симметричный пик межподзонного поглощения сливается с широкой полосой фотоионизации и результирующая кривая поглощения имеет вид асимметричного пика. Именно такой спектр наблюдался экспериментально в MQW-структуре с соответствующими параметрами (см. ниже рис. 17, а). [c.60]

На рис. 16 представлены результаты расчета спектра внутризонного поглощения для поля = 40 кВ/см С Р 2000 кВ/см. Для сравнения на этом же рисунке приведен равновесный спектр, который анализировался ранее (см. рис. 14). Во-первых, электрическое поле приводит к уширению пика межподзонного поглощения и его сдвигу в коротковолновую область. Это так называемый эффект Штарка, который обусловлен уширением квазидискретного уровня Е 2 го сдвигом относительно уровня E за счет увеличения наклона дна ямы и возрастания прозрачности барьера в сильном электрическом поле. Во-вторых, в полосе фотоионизации возникают квазипериодические осцилляции поглощения, период которых растет с ростом поля. Период осцилляций близок к межуровневому расстоянию в спектре энергетических уровней для треугольной потенциальной ямы с бесконечной вертикальной стенкой [17] [c.65]

Рассмотрим еще раз матричный элемент, определяющий внутризонное поглощение света (Л( = в (3 9)), теперь применительно к случаю внутриподзонных оптических переходов (у = у ) [c.72]

Основной вклад во внутризонное поглощение в объемных полупроводниках дают переходы электронов с рассеянием на фононах и примесях. В квантовых ямах присутствует также рассеяние на несовершенствах интерфейсов (границы раздела), образующих квантовую яму (например, на границах СаАз/АКЗаАз в структурах АЮаАз/ОаАз/АЮаАз). Эти механизмы рассеяния дают различный вклад в поглощение для разных температур и разных участков спектра. Мы ограничимся описанием внутриподзонного поглощения света 1фи рассеянии на полярных оптических фононах. относительная роль которого обычно достаточно велика. [c.74]

Как уже упоминалось, для более точного количественного описания необходимо учесть дополнительные механизмы рассеяния на ионизованных примесях и шероховатостях границ. Внутриподзонное поглощение является двумерным аналогом обычного поглощения Друдэ в объемных полупроводниках. Хорошо известно, что в классическом пределе (йо)<5С/свТ) коэффициент внутризонного поглощения пропорционален (i — длина волны света), т. е. поглощение этого типа особенно заметно при больших длинах волн. Это справедливо и для внутриподзонного поглощения. На рис. 23 приведен результат расчета внутриподзонного коэффициента поглощения для конкретной структуры на длине волны А, =100 мкм. В расчете учитывалось поглощение света с испусканием оптических фононов и с рассеянием на примесях и несовершенствах интерфейсов на рисунке показан вклад каждого из указанных механизмов. [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...