Поглощение межзонное

Собственное поглощение. Оно связано с переходами электронов из валентной зоны в зону проводимости. Выше уже отмечалось, что в идеальном полупроводнике при 7 = 0К валентная зона заполнена электронами полностью, так что переходы электронов под действием возбуждения в состояние с большей энергией в этой же зоне невозможны. Единственно возможным процессом здесь является поглощение фотона с энергией, достаточной для переброса электронов через запрещенную зону. В результате этого в зоне проводимости появляется свободный электрон, а в валентной зоне—дырка. Если к кристаллу приложить электрическое поле, то образовавшиеся в результате поглощения света свободные носители заряда приходят в движение, т. е. возникает фотопроводимость. Таким образом, для фотонов с энергией hvдлин волн (т. е. больших hv) имеет место сплошной спектр интенсивного поглощения, ограниченный более или менее крутым краем поглощения при hvинфракрасной области спектра. В зависимости от структуры энергетических зон межзонное поглощение может быть связано с прямыми или непрямыми оптическими переходами. [c.307]

Межзонное рекомбинационное излучение. Выше отмечалось, что поглощение света полупроводником может привести к образованию электрона в зоне проводимости и дырки в валентной зоне. Если межзонный переход является прямым, то волновые векторы этих носителей заряда одинаковы к —к. Образовавшиеся свободные носители заряда участвуют в процессах рассеяния, в результате чего за время релаксации —10 с) электрон опускается на дно зоны проводимости, а дырка поднимается к потолку валентной зоны. При их рекомбинации генерируется фотон, т. е. возникает излучение света. Переходы электронов из зоны проводимости в валентную зону могут быть прямыми и непрямыми (так же как переходы при поглощении света). Прямой излуча-тельный переход изображен на рис. 9.7. [c.314]

Механизмы поглощения в полупроводнике могут быть различными. В одних случаях оно связано с межзонными переходами, когда электрон валентной зоны при поглощении кванта энергии hv переходит в зону проводимости. Возможны прямые и непрямые переходы. При прямых переходах hv > где [c.225]

AW — ширина запрещенной зоны) электрон не изменяет своего импульса, в то время как при непрямых переходах он меняет импульс, поглощая или испуская фонон в этом случае должно быть выполнено условие hv > -Ь ф, где Wф — энергия фонона. При межзонном поглощении Р, = Рр = 1. [c.225]

Размер и форма облученной зоны зависит от размера и формы диафрагмы, фокусного расстояния объектива и длины волны излучения лазера. При использовании Не—N -лазера с длиной волны излучения 0,63 мкм были получены размеры облученной зоны менее 8 мкм. Для таких длин волн в МОП-схемах излучение поглощается в S1 за счет межзонных переходов с образованием неравновесных носителей обоих знаков, причем уровень легирования мало влияет на коэффициент поглощения. [c.226]

Физический механизм. Рабочие уровни в П. л. обычно принадлежат энергетич. зонам, т. е. областям сплошного спектра энергетич. состояний, а активными частицами лазерной среды являются свободные носители заряда. Накачка обеспечивает поступление избыточных электронов в зону проводимости и избыточных дырок в валентную зону (напр., оптич. накачка порождает избыточные пары носителей — электронов и дырок — за счёт межзонного поглощения см. в ст. Полупроводники). Время свободного пробега носителя обычно мало (Ю И — с) вследствие быстрых процессов внут- [c.52]

Наконец, принципиальное преимущество электронного механизма по сравнению с термоупругим для возбуждения акустических импульсов с Та Ю ПС состоит В ТОМ, ЧТО ОН при поглощении оптического кванта включается безынерционно (при переходе электрона из валентной зоны в зону проводимости). Безынерционное возбуждение фононной подсистемы полупроводника осуществляется лишь при непрямых процессах межзонного поглощения света, однако при этом на нагрев ре- [c.167]

Для возбуждения пикосекундных акустических импульсов сжатия непосредственно в процессе межзонного поглощения света необходимо одновременно с уменьшением т увеличивать плотность поглощаемой световой энергии (что приведет к уменьшению Тр). [c.171]

У металлов Си, Ag, Ап благодаря сильным межзонным переходам резонанс свободных электронов в области энергии ЙЮр 9 зВ полностью подавлен, а вместо него появляется пик поглощения с энергией Й(о=7- -7,5 зВ для Си, Й(о=3,7- 3,8 зВ для Ag и Й =6 6,3 эВ для Аи, как это выявляют максимумы функции потерь L h(o) [8]. Эти пики носят гибридный характер, ближе соответствующий межзонным переходам, нежели возбуждению свободных электронов. [c.290]

Интенсивности стоксовой и антистоксовой линий КР изменяются с температурой. Вблизи края межзонного поглощения интенсивность линий КР определяется выражением, полученным в теории резонансного КР [3.72] [c.88]

Длина волны зондирующего излучения в методе термометрии по сдвигу края поглощения может относиться не только к области края межзонных оптических переходов, но и к полосам поглощения, обусловленного колебаниями атомов кристаллической решетки. Такие полосы имеются в спектрах поглощения полупроводников и диэлектриков и располагаются в среднем ИК-диапазоне. При изменении температуры происходит сдвиг краев поглощения из-за уширения полос. [c.130]

Поглощение света в кристалле обусловлено различными механизмами, для которых имеется своя температурная и спектральная зависимость поглощения [6.45]. Для кремния в области Л < 2 мкм температурный диапазон ограничен сверху поглощением на межзонных оптических переходах, край которых при нагревании кристалла сдвигается в длинноволновую сторону. В области Л 2 мкм рост поглощения обусловлен тепловой генерацией свободных носителей заряда (электронов и дырок). Этот механизм качественно описывается моделью Друде [6.44], а более точно — полуэмпирическими зависимостями [c.163]

В случае оптич. Г. н. з. концентрация неравновесных носителей может превосходить равновесное значение на много порядков. Межзонное поглощение света, происходящее, когда энергия кванта fid) превос.ходит ширину запрещённой зоны Sg, приводит к генерации электронно-дырочных пар (Gg—Сд), примесное поглощение — к генерации электронов Сд = 0) или дырок Сд О). Скорость оптич. Г. н. з. при зависит от интенсивности света. При малых интенсивностях эта зависимость обычно линейна п описывается ф-лой [c.435]

В видимой области спектра, наряду с ввутризонным поглощением света свободными электронами, на оптич. характеристики ряда металлов влияет межзонное поглощение, не описываемое теорией Друде — Зинера. Коэф. поглощения при этом возрастает до 0,2—0,5. В УФ-области при сз Мр (область III, рис. 1) для всех металлов типичен переход от сильного отражения к прозрачности, вследствие изменения характера поляризуемости среды и знака е. При ы Шр отклик металлов на эл.-магн. воздействие связан с возбуждением излучения внутр. электронных оболочек атомов и аналогичен отклику диэлектриков. [c.111]

Наиб, низкие интенсивности требуются для наблюдения двухфотонного поглощения (т — 2). Напр., для межзонных переходов в полупроводниках и диэлектриках Хг 10 -4- 10 см/Вт, т. е. заметное ослабление пучка за счёт двухфотонного поглощения достигается при интенсивностях 10 -t- 10 Вт/см . Однако, если регистрировать М. п. косвенными методами, напр. по измерению интенсивности люминесценции, возбуждаемой мвогофотонным поглощением, то в ряде случаев достаточными оказываются интенсивности падающего излучения -i- Ю Вт/см . [c.167]

Рис, 5. Туннельные явления в р — п-переходе а — межзонное туннелирование б — зонная диаграмма туннельного диода в — прямая ветвь ВАХ туннельного диода (г — полная плотность тока, 2 — нетуннельная составляющая) г — комбинация термического (2) и туннельного (2) переходов с участием примесного уровня д — возможные варианты генерации 1 — термическая (многофононная) 2 — туннельная (бес юнокная) з—туннелирование с поглощением [c.643]

При межзонном поглощении линейно поляризованного света в полупроводниках электроны проводимости оказываются выстроенными по импульсам (скоростям) с преимуществ, направлением импульсов перпендикулярно вектору поляризации возбуждающего света. При рекомбинации таких анизотропно выстроенных электронов с дырками возникающая люминесценция частично линейно поляризована. Уменьшение степени поляризации в магн. поле позволяет следить за процессами энер-гетич. и импульсной релаксации злектронов. [c.70]

В кондевсиров. средах под действием интенсивного излучения при межзонном поглощении происходят опустошение уровней энергпн вблизи потолка валентной зовы и заполнение уровней вблизи дна зоны проводимости. В этом случае П. э. имеет характер сдвига полосы поглощения в КВ-область. При этом возможно появление даже усиления в нек-роы интервале частот вследствие образования инверсной населённости. Такой механизм характерен, в частности, для цветных стёкол. Именно этим механизмом просветления объяснён С. И. Вавиловым (1923) эффект уменьшения поглощения света урановым стеклом при увеличении интенсивности проходящего света. Сходное поведение поглощения обнаруживается и для электронно-колебат. полос сложных молекул. [c.150]

Одноосные напряжения изменяют симметрию зови Бриллюэыа. Поскольку нек-рые точки к в зоне становятся при этом неэквивалентными, приложение одноосного напряжения приводит к дополнит, расщеплению уровней. Это детально проверено при исследовании пьезопоглощения света у края межзонного перехода и пьезоотражения в др. критич. точках. Именно так была подтверждена интерпретация края поглощения в Ge и Si, где минимум зоны проводимости расположен в точке L и на оси Д. [c.188]

С. на основе гомопереходов в прямозонных полупроводниках, легированных т. в. мелкими примесями (см. Примесные уровни), имеют существ, недостаток — сильное поглощение излучения внутри кристалла (коэф. поглощения а — 10 см Ч. Снижение потерь па межзонное поглощение достигается уменьшением энергии излучения за счёт Компенсации примесей в активной области (напр., в эпитаксиальной р — л-структуре GaAs, легированной Si). При сильном легировавии и компенсации хаотически расположенный в пространстве заряд примесей создаёт искривление границ зон, при к-ром локальная ширина запрещённой зоны остаётся постоянной (см. Сильнолегированный полупроводник). Это приводит к тому, что в распределении плотности состояний появляются участки при энергиях ниже зоны Проводимости и выше валентной зоны — т. н. хвосты плотности состояний, пространственно разделённые в обеих зонах. В С. с такой структурой в излучат, рекомбинации принимают участие глубокие и удалённые группы состояний, При этом излучаемые фотоны характери- [c.466]

В большинстве кристаллов вблизи края оптич. поглощения имеет место степенная зависимость коэф. поглощения света от частоты (см. Спектры кристаллов). Экспоненц. зависимость п.(кл) была найдена эмпирически при исследовании поглощения света в ионных кристаллах. У. п. обусловлено взаимодействием электронов с фонолами. Чтобы совершить межзонный переход, электрон должен получить энергию её часть, равную Аш, электрон получает [c.238]

Регистрация звуковых волн и фототермич. деформации образцов позволяет бесконтактным образом получать информацию о процессах превращения энергии света в тепло и о наличии неоднородностей в объёме непрозрачных объектов. Такая возможность связана с тем, что выделение теплоты происходит не непосредственно при поглощении света, а в результате релаксации вызванных светом возбуждений электронной подсистемы. Так, в полупроводниках при межзонном поглощении света возникают неравновесные электроны и дырки, а теплота выделяется с задержкой во времени в процессе их термализацик и рекомбинации, к-рый сопровождается иереносом носителей заряда в пространстве. Возникающая частотная и пространственная дисперсия тепловых источников передается посредством температурных волн звуковым волнам и может быть восстановлена путём анализа частотных зависимостей их амплитуды и фазы. Т. о. могут быть определены характеристики процессов рекомбинации и переноса носителей заряда. [c.341]

Механизм обратного пьезоэффекта существен в высокоомных пьезополупроводншах при межзонном поглощении модулированного света, когда нестационарные электрич. поля возникают вследствие пространственного разделения неравновесных электронов и дырок, напр, за счёт Дембера эффекта или встроенных полей р — п-перехо-дов или гетеропереходов. [c.342]

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]

Ф. 3. второго типа обусловлены асимметрией элементарных процессов фотовозбуждения носителей, их рассеяния и рекомбинации. Эти Ф. э. не требуют образования пар свободных носителей и наблюдаются как при межзон-ных переходах, так и при возбуждении носителей с примесей и при поглощении света свободными носителями. К этим Ф. э. относятся а) эффект увлечения электронов фотонами, связанный с асимметрией в распределении фотоэлектронов по импульсу, вызываемому передачей им импульса фотонов. В двумерных структурах при оптич. переходах между минизонами фототок увлечения вызван преимуществ, переходами электронов с определ. направлением импульса и может существенно превышать соответствующий ток в объёмны кристаллах. [c.343]

В случаях, когда в ПП содержатся примеси неск. сортов, относит, концентрации разл. примесей пропорциональны отношениям их концентраций. Эти отношения измеряют по отношению интенсивностей соответствующих спектральных линий (отношению площадей под контурами линий) с учётом статистики заполнения уровней энергии и си/1 осцилляторов оптич. квантовых переходов. Определение абс. концентраций примесей требует дополнит, измерений концентраций электронов (или дырок) при более высокой темп-ре, когда все примеси ионизованы. Ф. с. позволяет установить хим. состав как основных., так и компенсирующих примесей. Для этого ПП облучают, наряду с монохроматич. излучением частоты v, светом из полосы собственного (межзонного) поглощения в результате ионизованные в равновесных условиях примесные атомы нейтрализуются и становятся оптически нейтральными и фотоэлектрически активными. [c.362]

Термоупругая генерация волн деформации происходит при пространственно-неоднородном нагреве и остывании кристаллической решетки, причем уменьшение температуры тела Т определяется исключительно теплопроводностью. Генерация волн деформации за счет электронного механизма, согласно (3), происходит как при увеличении концентрации неравновесных носителей (при межзонном поглощении света), так и при уменьшении п . Однако, в отличие от температуры кристалла Т, концентрация носителей в плазме в силу (4) падает не только за счет ее пространственной диффузии, но и за счет рекомбинации электронно-дырочных пар. Важно, что время рекомбинации неравновесных носителей Тр суш,ественно зависит от их концентрации при двухчастичной рекомбинации, Тр Пе при Оже-реком-бинации). Поэтому, изменяя плотность энергии оптического воздействия и, следовательно, характерную концентрацию фотовозбужденных носителей, можно эффективно влиять на эволюцию плазмы после окончания светового воздействия и, тем самым, на процесс генерации волн деформации. Уменьшая время рекомбинации Тр, можно добиться выключения деформационного источника акустических волн за времена, не превосходящие длительность оптического воздействия т (при Тр т,,), и существенного уменьшения длины диффузии неравновесных носителей /д==К1)дТр. Оба эти обстоятельства приводят к сокращению длительности оптически возбужденных в полупроводниках импульсов деформации вплоть до [95, 96]. [c.167]

Прямозонные полупроводниковые кристаллы обладают очень высоким однофотонным поглощением при зона-зонном переходе. Поэтому необходимо очень точно подстраивать частоту излучения, чтобы потери, вносимые межзонным поглощением, не погубили процесс четырехволнового поглощения. В настоящее время в прямозонных полупроводниках наиболее часто используются процессы многофотонного, в частности двухфотоиного, поглощения, например, в кристаллах dS и dSe. При этом коэффициент поглощения определяется мощностью падающего излучения и может регулироваться за счет ее изменения. Возникающая же плазма свободных носителей по-прежнему приводит к изменению показателя преломления. [c.58]

В работе I960] сообщаются спектры магнитного кругового дихроизма для коллоидных частиц Na в Na l и Са в СаРг. Спектры интерпре- тируются на основе теории Ми, принимая во внимание действие магнитного поля. Теория хорошо объясняет наблюдаемые результаты и дает возможность определить циклотронную массу электронов, которая оказывается близкой к значению, получаемому из оптических измерений. Показано, что вклад в эти спектры межзонных переходов значителен для коллоидов Са и не играет роли в случае коллоидов Na. В соответствии с предсказаниями теории ]У1и в работе [961 найдено почти линейное смещение пика поглощения от Я 430 нм до X 820 нм при увеличении диаметра взвешенных в формвар п = 1,50) частиц Ag с 5 до 40 нм. [c.303]

Абе и др. [962] исследовали оптические спектры поглощения частиц Ag, Си, Au, Li, Na, К, Са диаметром / 100 А, изолированных в аргоновой матрице (б = 1,29 ) с фактором заполнения 0 0,1%. Результаты измерений для частиц Ag, Au и Си показаны на рис. 134 в сравнении с расчетами по формуле Гензеля и Мартина [963], которая, как показано в [8], является просто иной записью формулы Максвелл-Гарнетта. В свою очередь, при малых fl формулы Максвелл-Гарнетта и Ми совпадают. Расчетная и экспериментальная кривые были согласованы путем уравнивания высот пиков поглощения. Видно, что теория хорошо предсказывает форму спектров даже без учета расширения пиков за счет размерного эффекта. Межзонные d— -переходы имеют энергию —4 эВ для Ag и —2,5 зВ для Au и Си [c.303]

Вблизи края межзонных переходов в кристаллам имеется дополнительное поглощение света, обусловленное дефектами решетки (край Урбаха) и описываемое выражением а = Лехр[—Б( /о — hu)], где А — постоянная, В 1/кв), Eq — энергия порядка Eg. Для кремния край Урбаха проявляется при 300 К в диапазоне энергий кванта hu 1-ь1,07 эВ, при этом а. 10 -Ь0,1 см [3.45]. При нагревании кристалла край Урбаха смещается в длинноволновую сторону. Роль края Урбаха существенна в прямозонных кристаллах (GaAs и т.д.), где дефекты решетки в значительной степени определяют форму края поглощения. [c.83]

Рис. 5.7. Производная dT/dX в области края поглощения кристалла полуизолирующего арсенида галлия. Длина волны, соответствующая краю прямых межзонных переходов, равна 875 нм

Рис. 5.7. Производная dT/dX в области <a href="/info/191840">края поглощения</a> кристалла полуизолирующего <a href="/info/189661">арсенида галлия</a>. <a href="/info/12500">Длина волны</a>, соответствующая краю <a href="/info/378732">прямых межзонных переходов</a>, равна 875 нм

Для Л = 1,52 мкм низкотемпературное крыло обусловлено поглощением на свободных носителях, а острый пик dT/d9 и dR/d9 связан с межзонным поглощением. Максимумы dR/d9 расположены при более низких температурах, чем максимумы dT/d9. Причина состоит в том, что часть отраженного пучка проходит сквозь кристалл дважды, в результате чего выражение (2.10) для коэффициента отражения содержит в числителе множитель ехр(—2а/г), тогда как коэффициент пропускания в основном связан с однократным прохождением света сквозь пластинку, и выражение (2.11) содержит в числителе множитель ехр( —аЛ-). Отсюда видно, что коэффициент отражения изменяется от максимума до минимума в более узком температурном диапазоне, чем коэффициент пропускания. С этим же связано то, что максимумы чувствительности к изменению температуры расположены при разных температурах для отраженного и проходящего света. Происхождение нулей функции dR/d9 обусловлено наличием минимумов и максимумов температурной зависимости коэффициента отражения (рис. 5.11). Значения (dR/d9)uiax примерно в 3 раза меньше, чем (dT/d9)uiax-Это связано с тем, что диапазон изменения коэффициента отражения в 3 раза меньше, чем диапазон изменения коэффициента пропускания. [c.119]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...