Поглощение свободными носителями

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]

Проводимость вещества зависит от времени релаксации т, которое определяется механизмом рассеяния. Таким образом, на коэффициент поглощения свободными носителями заряда оказывают влияние механизмы рассеяния. Действительно, в полупроводниках рассеяние акустическими фононами приводит к поглощению, меняющемуся как рассеяние на оптических фононах дает зависимость к - -, а рассеяние ионизованными примесями — Если в веществе имеют место все три типа рассеяния, то коэффициент поглощения свободными носителями равен сумме трех членов [c.311]

Кроме неселективного может наблюдаться также и селективное поглощение свободными носителями. Оно приводит к возникновению сравнительно узких полос поглощения. [c.311]

С классической точки зрения пог-лощение света свободными носителями происходит следующим образом носители заряда ускоряются в электрическом поле световой волны и, рассеиваясь на де-фектах кристаллической решетки, передают им свою энергию. Иными словами, энергия световой волны переходит в тепло благодаря эффекту Джоуля—Ленца. Классическая формула для коэффициента поглощения свободными носителями имеет следующий вид [c.323]

Предполагая, что преобладающим механизмом поглощения является поглощение свободными носителями заряда, величину (т) (т ) можно найти графически (рис. 115) [154]. [c.190]

Рис. 12.4. Поглощение свободными носителями заряда в германии п- и р-типа

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]

Дополнительное усложнение картаны взаимодействия мощного лазерного излучения с полупроводником может произойти, если излучение имеет вид короткого (пико- или фемтосекундного) лазерного импульса на нагрев решетки более непосредственное влияние оказывает поглощение свободными носителями, нежели межзонное поглощение, поскольку в первом случае поглощенная энергия очень быстро передается непосредственно к решетке, а во втором случае основная доля поглощенной энергии перейдет к решетке только спустя время рекомбинации, требуемое для аннигиляции электрон-дырочной пары (в кремнии это наносекунды, в арсениде галлия - сотни пикосекунд). [c.141]

Поглощение свободными носителями заряда [c.286]

ПОГЛОЩЕНИЕ СВОБОДНЫМИ НОСИТЕЛЯМИ ЗАРЯДА [c.289]

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]

Введение примесей, способствуя образованию дефектов решетки, дающих неактивное поглощение и затрудняющих свободное перемещение свободных носителей тока по кристаллу, неблагоприятно действует на выход свечения. Соответствующее ослабление свечения называется тушением примесями. В зависимости от характера примеси оно может быть слабым и очень сильным. В последнем случае примеси называют люминесцентными ядами. Для развития сильного тушения часто достаточно ничтожных количеств ядов (значительно меньших, кем концентрация активаторов). [c.187]

При освещении полупроводника концентрация свободных носителей заряда в нем может возрасти за счет носителей, возбужденных поглощенными кванта-.ми света. При оптическом возбуждении электронов из валентной зоны в зону проводимости возникает пара свободных носителей - электрон и дырка. Если за счет света происходит переход электрона из валентной зоны на примесные уровни или с примесных уровней в зону проводимости, образуются свободные носители одного знака - дырки или электроны. В соответствии с увеличением концентрации свободных носителей заряда в полупроводнике за счет облучения его светом возрастает и его удельная проводимость [c.70]

Поглощение света свободными носителями заряда. Свет может вызывать —I I — Переходы свободных носителей заряда с одних уровней зоны на другие (рис. [c.323]

Для модуляции световых потоков можно использовать зависимость коэффициента поглощения у края собственной полосы от давления, внешнего электрического поля и концентрации свободных носителей заряда или зависимость поглощения света свободными носителями от их концентрации. [c.324]

Весьма разнообразен круг задач, решаемых оптическими методами контроля ими можно определять толщины и диаметры, показатели преломления и поглощения материала, концентрацию свободных носителей заряда и их подвижность в полупроводниках, плоскостность и плоскопараллельность пластин, наличие анизотропии в элементах оптических систем, однородность отражения зеркал, величину и природу напряжений в материалах, дефекты в структурах интегральных схем и т. д. Однако до настоящего времени сделано очень мало для разработки и внедрения в производство лазерных методов контроля. Настоящая глава ставит своей целью ознакомить читателя с существующими лазерными методами контроля качества материалов и макетами приборов, созданных для решения конкретных задач. [c.178]

Погрешность измерений, вызванная интерференцией, становится пренебрежимо малой в образцах, для которых ad > 1,7. В этом случае эффективно интерферирующие пучки ослаблены сильным поглощением излучения в исследуемой среде. Для арсе-нида галлия этот случай иллюстрируется топограммой (рис. 111, а) и осциллограммой распределения свободных носителей заряда [c.185]

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]

Первый путь — анализ только прошедшего потока и определение величины а (Ne) по Т (см. рис. 111, б), в то время как на самом деле а = / (Т, R). Сечение поглощения о (jV ) можно выбрать в результате усреднения экспериментальных данных, взятых ИЗ различных литературных источников, но оно не будет достаточно полно отражать истинной концентрационной зависимости а = = / (Л Л. и поэтому ошибка в определении концентрации свободных носителей заряда по отношению к холловским измерениям составляет 30—40% (см. табл. 29). [c.188]

С целью увеличения точности определения электрофизических параметров можно производить обработку оптических сигналов поэтапно и дополнительную информацию получать вторым путем, который заключается в том, что на первом этапе находят зависимость 0=1 Ne) и степень компенсации для конкретного исследуемого образца. Для этого по экспериментально измеренным в нескольких точках образца коэффициентам отражения графически определяют концентрацию свободных носителей заряда (рис. 112). По измеренным в этих же точках коэффициентам пропускания Т и отражения R по формуле (137) находят коэффициент поглощения [c.188]

Рис. 113. Зависимость сечения поглощения от концентрации свободных носителей заряда при комнатной температуре [221 ]

Рис. 113. Зависимость <a href="/info/144453">сечения поглощения</a> от концентрации <a href="/info/191873">свободных носителей заряда</a> при комнатной температуре [221 ]

Существуют и другие виды поглощения света, не приводящие к возникновению неравновесных носителей заряда. К таким поглощениям относятся решеточные, на плазменных колебаниях (коллективных колебаниях электронов), с образованием связанных электронов и дырок (экситонов), на свободных носителях заряда. Для этих случаев = Рр = 0. Следовательно, эффективное значение квантовых выходов при малых световых потоках, имеющих место в методах неразрушающего контроля полупроводников, будет меньше 1. [c.226]

Поглощение свободными носителями. Поглощение фотонов может быть связано с переходами электронов (или дырок) с уровня на уровень в пределах одной и той же разрешенной зоны (рис. 9.4). Поглощение, связанное с этим процессом, наблюдается за краем собственного поглощения при достаточно больших концентрациях коснтелсй заряда в полупроводниках. Оно плавно возрастает с 310 [c.310]

К+ (1,33 А) или образованием кислородных вакансий. Голубая окраска кристалла вызвана поглощением свободными носителями света в красной области спектра. Концентрация свободных носителей может быть уменыпе-на введением четырехвалентных ионов или ионов с более низкой валентностью вместо ионов Ta i или Nb +. Поло- [c.63]

Коэффициент поглощения непрямозонных полупроводниковых кристаллов изменяется с температурой в основном по двум причинам 1) ширина запрещенной зоны Е кристалла, как правило, уменьшается с температурой 2) плотность фононов, участвующих в поглощении световых квантов, растет с температурой. Поэтому при нагревании пластинки увеличивается коэффициент поглощения света с фиксированной длиной волны и уменьшается коэффициент его пропускания (рис. 5.2), а край спектра пропускания (или отражения) перемещается в длинноволновую область. Свободные носители заряда при концентрациях, меньших 10 -ь10 см , не оказывают существенного влияния на поглощение света в ближнем ИК-диапазоне, где расположен край поглощения Се и 81 (коэффициент поглощения свободными носителями, согласно классической теории, пропорционален Л ). [c.111]

Ситонов 2) поглощение при переходах носителей внутри зон (поглощение свободными носителя.ми) [c.523]

Поглощение свободными носителям п. Электрон илп дырка не могут поглощать свет, оставаясь в своей зоне, если не происходит взаимодействия с какой-то третьей частицей, напр, фо-ноном или атомом примеси. В классич. теории Друде это взаимодействие учитывалось путем введения константы 1/т, имеющей смысл частоты соударений. Высокочастотная проводимость (ее действительная часть) в это11 теории имеет вид [c.524]

Мотт и Дэвис [188] предположили, что кривые для АзгЗез могут отражать поглощение свободными носителями, что обсуждается ниже. Результаты Эдмонда для о ( d) в жидком ТЬТе-АзгТез качественно аналогичны данным для AsjSes. В этом случае измерения Митчелла, Тэйлора и Бишопа [177] для аморфной фазы дали указание на связь механизмов о(а) в интервале от оптических (5—50 мкм) до радиочастот. [c.119]

Теория поглощения свободными носителями в области диффузионной проводимости была развита Моттом и Дэвисом [188] и Хиндли [131]. Результат имеет вид [c.120]

Во-первых, скорость, с которой происходит фотогенерация свободных носителей, С о//йсо (/ - интенсивность света внутри полупроводника), при достаточно большом значении / может превысить скорость рекомбинации электронно-дырочных пар. Как результат распределение свободных носителей может существенно измениться по сравнению со сл) аем слабого светового поля — включается механизм поглощения свободными носителями, который при малых световых полях и низких температурах в чистых полупроводниках был мало существен. [c.140]

Во многом сходная ситуация складывается и в металлах на коротких временах энергия оптического возбуждения, поглощенная свободными носителями металла, остается в электронной подсистеме и термализуется температура электронов может на короткое время (т е 10 —10 с) сильно оторваться от температуры решетки. [c.147]

При этом в некоторых местах окажется возможным сравнение с экспериментом (теплоемкость электронного газа, эффект де Гааза —ван Альфена). В следующих главах мы также возвратимся к этой модели, так, в гл. УП1 при рассмотрении явлений переноса (теория электропроводности Друде, Лорентца, Зоммер-фельда, соотношение Видемана — Франца и др.), в гл. IX при рассмотрении оптических явлений (поглощение свободными носителями, циклотронный резонанс). [c.29]

Как уже говорилось в первой части этого параграфа, для возникновения генерации необходимо, чтобы усиление в лаяере превышало потери. Потери, обусловлешгые излучением с торцов лазера, равны (1/1)1п(1// ). В 8 гл. 2 приведены численные значения этой величины в зависимости от толщины активного слоя и скачка показателя преломления. Все другие потери обозначаются через сс,. Наиболее важными из них являются неизбежные потери из-за поглощения свободными носителями СБ. нос и потери вследствие рассеяния s. Последние обусловлены нерегулярностями гетерограниц или внутренних областей волновода. Потери для волноводной моды могут также возникать из-за ее связи со слоями структуры, в которых существенны потери. [c.204]

При поглощении свободными носителями длинноволнового электромагн. излучения, не вызывающего межзонных переходов и ионизации примесных центров, происходит увеличение энергии ( разогрев ) носителей, что приводит к изменению их подвижности [c.827]

Основны.м зкспериментальным свидетельством образования экситонов при низких температурах обычно служит не-фотоактивное поглощение света кристаллом вблизи красной границы ((О)) спектра собственного поглощения, т. е. экси-тонный механизм поглощения не приводит к образованию свободных носителей тока. Экситонный спектр обнаружен в кристаллах Сс15, HgI2, СигО, Ое и 81. Впервые наличие тонкой структуры в спектре поглощения закиси меди было выявлено Е. Ф. Гроссо.м с сотрудниками. Им удалось показать. [c.163]

В почти чистых полупроводниках при низких температурах немногочисленные примесные атомы, содержащиеся в кристалле, нейтральны. Слабое электрическое поле (5— 30 В/см) может, однако, ионизировать эти примеси. Последнее приводит к тому, что свободные носители, возникшие в результате ионизации, экранируют кулоновское взаимодействие между электронами и дырками, уменьшая вероятность образования экситона и приводя к исчезновению экситопного пика в спектре поглощения. [c.164]

В случае, когда электроны зоны проводи.мости и электроны не полностью заполненной валентной зоны за счет света переходят внутри зоны с одного уровня на другой, происходит тгпощение света свободными носителями заряда. Это поглощение пропорционально концентрации свободных носителей за- [c.69]

При собственном и примесном поглощениях возникают избыточные свободные носители заряда, приводящие к увеличению проводимости полупроводника. Процесс внутреннего освобождения электронов под действием света называется внутренним фотоэффектом. Добавочная проводимость, приобретаемая полупроводником при облучении светом, называется фотопроводимостью. Основная, же проводимость, обусловленная тепловым возбуждением свободных носителей заряда, называется темновой проводимостью. Приборы, предназначенные для регистрации светового излучения по< величине фотопроводимости, называются фоторезисторами. [c.324]

В кристаллах диэлектриков, не содержащих свободных носителей зарядов, затухание Г. определяется в оси. его нелинейным взаимодействием с тепловыми фо-иоиами. На сравнительно низких частотах действует т. н. механизм фононной вязкости (м е х а н и з м Ахиезера). Он заключается в том, что упругая волна нарушает равновесное распределение тепловых фононов и перераспределение энергии между разл. фононами приводит к необратимому процессу диссипации энергии. Этот механизм имеет релаксац. характер, а роль времеии релаксации т играет время жизни фоно-па. Механизм фоиопной вязкости даёт вклад в поглощение как продольных, так и поперечных волн. Он является доминирующим при комнатных темп-рах, при К-рых выполняется условие штс1 (где ш — круговая частота Г.). [c.477]

Особенностью распространения упругих волн в кристаллах является их взаимодс1ктвие с разл. подсистемами (макроскопическими электрич. и магн. полями, электронами, спинами и др.) кристаллов. Так, в кристаллах, обладающих пьезоэффектом, распространение акустич. волны сопровождается образованием переменного электрич. поля, движущегося вместо с волной деформации в полупроводниках и металлах волна деформации вызывает движение и перераспределение свободных носителей (см. Акустоэлектронное взаимодействие) в магн. кристаллах упругая волна сопровождается волной переменного магн. поля, обусловленного магня-тострикцией, и т. д. Для всех типов кристаллов характерно взаимодействие УЗ-волн с дефектами кристаллич. структуры, в первую очередь с дислокациями. Взаимодействие механич. деформаций с разл. подсистемами в значит, степени определяет поглощение УЗ, механизмы акустич. нелинейности, анизотропию скорости звука и даже обусловливает возникновение в кристаллах новых типов волн, как объёмных (связанные магнитоупругие волны в магн. Дфисталлах), так и.поверхностных. [c.506]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...