Поглощение света свободными зарядами

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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 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]

Здесь Сд сть скорость света в пустоте. Оптические свойства среды (в отсутствие свободных зарядов) мы будем характеризовать скалярными вещественными диэлектрической и магнитной проницаемостями е и р., не зависящими от пространственных координат (тем самым мы ограничиваемся рассмотрением оптически однородных и изотропных сред вдали от области поглощения). Скорость света в среде обозначим [c.48]

Наиболее часто используемыми видами превращений световой энергии в другие виды энергии являются фотоэлектрический эффект — возникновение свободных электрических зарядов при действии света на вещество тепловое действие излучения фотохимическая реакция — химическая реакция, происходящая в результате поглощения света веществом (фотослоем), и др. [c.444]

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]

Диапазон измеряемых температур. Для измерения температуры полупроводниковых кристаллов по сдвигу края поглощения необходимо, чтобы свет взаимодействовал с двумя поверхностями пластинки. Верхнюю границу температурного диапазона, в котором возможно измерение, определим из условия ак 4,5, при этом ехр( —а/г) 0,01, и пластинка является частично прозрачной. На рис. 5.13 показаны спектральные зависимости верхней границы при измерениях в проходящем и отраженном свете для кристалла кремния толщиной 1 мм. В коротковолновой области (Л 1,74-1,8 мкм) верхний предел достигается тогда, когда кристалл становится непрозрачным вследствие сдвига края поглощения. В длинноволновой области непрозрачность кристалла при нагревании обусловлена увеличением концентрации свободных носителей заряда, при этом коэффициент поглощения связан с длиной волны соотношением Друде а Л . [c.122]

Этот спад объясняется тем, что при /IV А 1 0 коэффициент поглощения очень велик и весь свет практически поглощается в очень тонком поверхностном слое. Таким образом, высокая концентрация свободных носителей заряда возникает в слое, где время их жизни меньше, чем в объеме полупроводника. Из-за наличия в приповерхностном слое большого числа дефектов уменьшается по сравнению с объемными не только время жизни свободных носителей заряда, но и их подвижность. В силу этого при освещении полупроводника светом с частотой АИ о// обычно не наблюдается заметной фотопроводимости. [c.86]

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ (вибрационные спектры), спектры молекул, обусловленные колебаниями в них атомов. К. с. обычно состоят из отдельных спектр, полос. Наблюдаются К. с. поглощения (см. Инфракрасная спектроскопия) и комбинационного рассеяния света в близкой и средней ИК областях спектра. Подробнее см. в ст. Молекулярные спектры. Спектры кристаллов. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР, электрич. цепь, содержащая катушку индуктивности конденсатор С и сопротивление Я, в к-рой могут возбуждаться электрич. колебания. Если в нек-рый момент времени зарядить конденсатор до напряжения 7 , ю его разряд (при малом i ) носит колебат, хар-р. При свободных колебаниях в отсутствии потерь (Я=0) напряжение на обкладках конденсатора [c.297]

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]

Экситоны. Как уже указывалось, при возбуждении собственной фотопроводимости электроны из валентной зоны перебрасываются в зону проводимости и становятся свободными. Однако возможно и иное течение процесса, когда возбужденный электрон не разрывает связи с дыркой, возникающей в валентной зоне, а образует с ней единую связанную систему. Такая система была впервые рассмотрена Я. И. Френкелем и названа им экситоном. Экситон сходен с атомом водорода в обоих случаях около единичного положительного заряда движется электрон и энергетический спектр является дискретным (рис. 12.9). Уровни энергии экситоиа располагаются у дна зоны проводимости. Так как экситоны являются электрически нейтральными системами, то возникновение их в полупроводнике не приводит к появлению дополнительных носителей заряда, вследствие чего поглощение света не сопровождается увеличением проводимости полупроводника. При столкновении же с фоноиами, примесными атомами и другими дефектами решетки экситоны или рекомби-иируют, или разрываются . В первом случае возбужденные атомы переходят в нормальное состояние, а энергия возбуждения передается решетке или излучается в виде квантов света во втором случае образуется пара носителей — электрон и дырка, которые обусловливают повышение электропроводности полупроводника, [c.327]

Здесь (йр = 4nNe /m — плазменная частота N, е, т — концентрация, заряд и эффективная масса свободных электронов. В теории Ми [386] максимум поглощения света достигается при [c.110]

В основе работы ФЭП лежит явление внутреннего фотоэффекта — образование свободных носителей тока под действием теплового ионизирующего излучения. Поглощение света и фотоионизация увеличивают энергию электронов и дырок, не разделяя их в пространстве. Для появления фотоЭДС должны существовэть причины разделения неравновесных зарядов разных знаков [c.497]

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]

Для регистрации сверхкоротких импульсов лазерного излучения И К диапазона разработаны новые П. о. и., основанные увлечения эффекте светом носителей заряда. При наличии у эл.-магн. волны конечного импульса при вз-ствии излучения с в-вом (вну-тризонное поглощение на свободных носителях, переходы между подзонами в валентной зоне) возникает направленное движение носителей, к-рое регистрируется в виде тока или напряжения. П. о. и. такого типа имеют постоянную времени 10—10 1 с. [c.586]

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]

Оптические свойства. Специфика энергетич. спектра свободных и локализов. состояний носителей заряда в П. п. приводит к особенностям оптич. и магн.-оптич. явлений. В П. п. наблюдаются гигантский Фарадея эффект, при энергиях фотонов, близких к энергии края фундам. поглощения (в dj (blnjfTe Вербе постоянная достигает 36000 град/см-Тл), сильная зависимость от магн, поля стоксовского сдвига в спектрах комбинационного рассеяния света и расщепления линий поглощения свободных и связанных экситонов. [c.33]

Для того чтобы продемонстрировать основные особенности процесса формирования заряда в ФРК, связанные с контактными явлениями, будем считать, что кристалл имеет полностью блокирующие электроды, когда электроды не инжектируются в кристаллах, но свободно переходят из кристалла в электрод. Это приводит к граничному условию л = 0прих = 0(л — плотность свободных электронов, ах — координата поверхности кристалла, на которой расположен электрод, находящийся под отрицательным потенциалом). Кроме того, для простоты предположим, что кристалл однородно освещается слабо поглощающимся записывающим светом, так что поглощением можно пренебречь (а 0). Как будет показано в разделе 7.1, основные результаты, полученные здесь для случая однородного освещения, могут быть применены при рассмотрении процесса записи изображения в фоторефрактивных ПВМС. [c.67]

При исполшванни фогосопротивлеиий надо учитывать плавный спад фототока (добавочного тока при освещении) в области малых длин волн (рис. 7.3,6). Это объясняется тем, что при большом показателе собственного поглощения весь свет поглощается в поверхностном слое кристалла, где очень велика скорость рекомбинации носителей заряда. Вследствие этого время жизни свободных носителей заряда уменьшается и, следовательно, падает их концентрация и фототок. [c.192]

Общие закономерности Р. р. Скорость Р. р. в свободном пространстве в вакууме равна скорости света с. Полная энергия, переносимая радиоволной, остаётся постоянной, а плотность потока энергии убывает с увеличением расстояния г от источника обратно пропорционально г . Р. р. в др. средах происходит с фазовой скоростью, отличающейся от е и в равновесной среде сопровождается поглощением эл.-магн. энергии. Оба эффекта объясняются возбуждением колебаний эл-нов и ионов среды под действием электрич. поля волны. Если напряжённость поля Е гармонич. волны мала по сравнению с напряжённостью поля, действующего на заряды в самой среде (напр., на эл-н в атоме), то колебания происходят также по гармонич. закону с частотой со пришедшей волны. Колеблющиеся эл-ны излучают вторичные радиоволны той же частоты, но с др. амплитудами и фазами. В результате сложения вторичных волн с приходящей формируется результирующая волна с новой амплитудой и фазой. Сдвиг фаз между первичной и переизлучён-ными волнами приводит к изменению фазовой скорости. Потери энергии при взаимодействии волны с атомами явл. причиной поглощения радиоволн. [c.616]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...