Прямой переход при поглощении света

Прямой переход при поглощении света 264 и д. [c.415]

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]

Если при поглощении света возбуждаются состояния экситонной зоны с отрицательной эффективной массой, то возбуждается уровень Е 0), соответствующий потолку экситонной зоны. После поглощения света экситон сравнительно быстро релаксирует на подуровни экситонной зоны с меньшей энергией В к) при 1 А 1 >- 0. Прямой квантовый переход с испусканием фотона из таких состояний в основное состояние запрещен правилом отбора к = Q. Возможны только переходы в колебательные подуровни основного состояния. Таким образом, при возбуждении экситонов с отрицательной эффективной массой полоса люминесценции, резонансно совпадающая с полосой поглощения, либо отсутствует, либо очень слаба из-за слабого заполнения соответствующего подуровня к =Q) экситонной зоны. [c.587]

Собств. поглощение света возможно при 1i(ii 8g. Миним. энергия квантов, поглощаемых П. (порог, или край собств. поглощения), может быть больше 8g, если дно зоны проводимости 8с я потолок валентной зоны соответствуют различным р. Переход между ними не удовлетворяет требованию р =р, в результате чего поглощение должно начинаться с более коротких длин волн. В случае Ое это переходы в Г-минимум. Однако переходы, для к-рых р Фр, также оказываются возможными, если эл-н, поглощая фотон, одновременно поглощает или испускает фонон. Оптич. переходы, в к-рых эл-н существенно изменяет свой квазиимпульс, наз. непрямыми, в отличие от прямых переходов, удовлетворяющих условию р и р. Необходимость испускания или поглощения фонона делает непрямые переходы значительно менее вероятными, чем прямые. Поэтому коэфф. поглощения света, обусловленный непрямыми переходами, порядка 10 см , тогда как в области прямых переходов он достигает 10 см . [c.565]

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]

Рассмотрим среднее значение тока, обусловленное поглощением света при прямом межзонном переходе из валентной зоны [c.302]

Минимальная энергия светового кванта, поглощенного или излученного при переходе осциллятора из одного состояния в другое, прямо пропорциональна частоте излучаемого (поглощаемого) света. [c.337]

Излучение, возникающее при рекомбинации электронов и дырок, которые появляются в результате прямого смещения на переходе, известно как инжекционная люминесценция. Свет в процессе распространения по полупроводнику рождает электронно-дырочную пару, в результате чего происходит поглощение фотона. Если же к полупроводнику приложено электрическое напряжение, электроны и дырки будут разнесены в пространстве и можно заметить изменение электрического тока, если полупроводник включен в соответствующую схему. Здесь будут описаны свойства полупроводниковых материалов, которые могут быть использованы для генерации или детектирования света. [c.192]

Непрямые переходы при взаимодействии фотонов с экситонами. Исследованная в предыдущем параграфе полоса поглощения света Б кристаллах обусловлена прямыми переходами фотонов в экситоны. При прямых переходах смещение резонансной частоты и расширение полосы поглощения обусловлены изменением (из-за взаимодействия экситонов с фононами) закона дисперсии экснтонов и их временем жизни. Наряду с прямыми переходами возможно поглощение света кристаллом при непрямых переходах, когда одновременно с экситоном рождается один или несколько фононов. [c.378]

Верхнее состояние без устойчивого равновесного положения. Если верхнее состояние не имеет устойчивого равновесного положения (или только очень мелкий минимум), могут возникнуть некоторые дополнительные возможности диссоциации. В качестве примера рассмотрим линейную симметричную молекулу ХУг, для которой верхнее состояние имеет такую нотенциальную поверхность, как показано на фиг. 173. Она состоит, по существу, из двух долин, которые ведут к диагонали, где имеется или хребет, как на фиг. 173, или очень неглубокая яма при больших = Гг. Математическое выражение для такой потенциальной функции, выведенное через функции Морзе для соответствующих двухатомных молекул, было недавно дано Уоллом и Портером [1258]. Если верхнее состояние электронного перехода имеет такую потенциальную функцию, то будет прямая диссоциация на У г ХУ почти для любой точки, достигаемой при поглощении света. Несомненно, из-за кривизны каждой из долин фигуративная точка не будет следовать ио почти прямой линии вдоль низа долины, а будут наблюдаться колебания с одной стороны на другую, когда точка покидает долину, как показано на фиг. 173. Тем не менее этот процесс должен быть все же классифицирован как прямая диссоциация, так как требующееся время, по существу, то же самое, как и в случае, когда нет вторичного колебания. Это вторичное колебание фигуративной точки сохраняется для больших значений Г1 (или Гг) и соответствует колебательной энергии молекулы ХУ, которая образуется в процессе диссоциации. [c.463]

В полупроводниках имеются также примесные уровни, значительно удаленные и от начала зоны проводимости и от конца валентной зоны. Эти глубокие уровни могут быть как донорами, так и акцепторами электронов. Поскольку нх энергия ионизации велика, они не вносят существенного вклада в концентрацию носителей за счет обычной термической ионизации, но могут служить ловушками (такими же, как неглубокие уровни обычных примесей) при компенсации избыточных доноров и акцепторов или же центрами рекомбинации в полупроводниках. Иногда, например при поглощении света, электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, что приводит к избыточной, неравновесной концентрации носителей, электронов и дырок, которые в конечном итоге рекомбинируют. При малых избыточных концентрациях скорость рекомбинации пропорциональна концентрации носителей, и их число убывает во времени по закону ег 1 , где X —константа, называемая врелшВремя жизни при прямой рекомбинации может быть довольно большим вследствие необходимости одновременного выполнения двух законов сохранения энергии и импульса. Поэтому часто рекомбинация протекает с большей скоростью путем захвата носителей одного знака атомами примесей с более глубокими уровнями и последующей рекомбинацией носителями противоположного знака. Примером примесных уровней, которые служат центрами рекомбинации, являются уровни меди и никеля в германии. Процесс рекомбинации чрезвычайно чувствителен к наличию определенных примесей одна часть никеля на миллиард частей германия уменьшает время жизни носителей на один-два порядка. [c.74]

Непрямыми наз. переходы, в к-рых кроме электрона и фотона участвует фонон или примесный центр. В этом случае соотношение р и р не выполняется. Непрямые переходы менее вероятны, однако они определяют коэф. поглощения света при йш > в случае, когда экстремумы зон находятся в разных точках импульсного пространства. У Ge, напр., абс, экстремум зоны проводимости находится в точке В (рис. 8), к-рая лежит на границе зоны Бриллюэна. Максимум валентной зоны лежит в точке А при р = 0. Зона проводимости имеет более высокий минимум в точке С при р — 0. Ра,зность энергий между точками С п А равна Прямые переходы возможны лишь при йш > [c.42]

В области энергий < йш < возможны лишь непрямые переходы (наклонная линия). Коаф, поглощения света вблизи фуидам. края 1(>—10 см при прямых переходах и 10 см > при непрямых переходах. [c.42]

На рис. 2.22 показаны спектры отражения света от кремния в диапазоне 280-ь700 нм при разных углах падения (0°, 40° и 60°). Спектры построены на основе данных по оптическим константам кремния, приведенным в справочнике [2.8]. В области прямых электронных переходов из валентной зоны в зону проводимости при поглощении квантов света (Л [c.45]

По рис. 2, а—в, где приведены спектрограммы кислородного и азотного клатратов в области 6000—5500 А с разрешением 15 А при 290° К, отчетливо видно, что поглощение света около 5769 А, которое в сжатом газе трактуется как переход 2 2 -> 2 А в комплексе [Oj j, полностью отсутствует. Для сравнения на рис. 3 даны спектры поглощения сжатого кислорода в слое =180 мм эфф при 290° К и разрешении 30 А. Из них следует, что упомянутая полоса без труда обнаруживается даже при плотностях кислорода, меньших чем =35 амага. Результат сопоставления спектрограмм рис. 2 и 3 можно считать прямым и независимым подтверждением принадлежности полосы 5769 А в конденсированном кислороде комплексу взаимодействующих молекул В силу надежно [c.56]

Прямые межподзонные переходы для электрона, как мы уже знаем, подчиняются другому правилу отбора по поляризации света вектор поляризации должен быть направлен вдоль оси роста, т. е. перпендикулярно плоскости квантовой ямы. Следовательно, возможно внутриподзонное поглощение света в квантовых ямах и для поляризации е II0Z. Такие переходы описываются формулой (3.87) с промежуточными состояниями в других подзонах. В настоящем издании мы не будем рассматривать такие переходы можно показать, что их вклад в поглощение при h(u< AE существенно меньше вклада от переходов типа (б) и (в) (см. рис. 22). [c.75]

Прямые переходы между состояниями ку и к У в свободном электронном газе невозможны, так как матричный элемент <Л ех Xgrad й> исчезает, если для й> использовать плоские волны. При переходе, таким образом, должно быть учтено электрон-фононное взаимодействие. Непрерывная последовательность состояний, пробегаемых электроном в зоне, позволяет рассматривать переход как ускорение электрона в высокочастотном электрическом поле световой волны. Поэтому поглощение света квазисвобод- [c.286]

При изучении оптических свойств халькогенидов свинца широко используется отражательная методика. Эвери [39] определил коэффициент поглощения, измеряя отражение поляризованного света. Точность таких измерений будет максимальной при условии, если мнимая часть комплексной диэлектрической проницаемости значительно больше действительной части. Это условие выполняется в области, где коэффициент поглощения более или равен 10 см т. е. далеко за краем полосы собственного поглощения. Скэнлон провел прямые измерения коэффициента поглощения, используя полированные монокристаллы микронной толщины [40, 41]. Из-за малых размеров образцов потребовалось применение инфракрасного микроскопа. Из этих данных им были получены значения ширины запрещенной зоны для прямых и непрямых переходов. Оказалось, что во всех случаях значения для непрямых переходов были меньше, чем для прямых. Это было объяснено поглощением с участием фононов, поскольку измерения проводились при комнатной температуре, существенно превышающей дебаевскую температуру для этих соединений. [c.332]

СВЕТОВОД (волновод оптический) — закрытое устройство для направленной передачи света. В открытом пространстве передача света возможна только в пределах прямой видимости и ограничивается нач. расходи-иостью излучения, поглощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позволяет значительно уменьшить потери световой энергии при её передаче на большие расстояния, а также передавать световую энергию по криволинейным трассам. [c.461]

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]

До сих пор мы рассматривали экситоны в кристаллах, в которых максимум зоны проводимости и минимум валентной зоны располагались в одной точке й-пространства. В этом случае энергия поглощенного фотона расходуется на образование экситона и его кинетическую энергию + Спектр поглощения при этом дискретный, так как поглощение происходит при выполнении правила отбора к = 0, где 0 —волновой вектор света. Поэтому без участия фононов колебаний решетки в экси-тонной зоне (й) активен только один подуровень с Переходы в эти экситонные состояния называются прямыми или вертикальными переходами, так как к = ке — [c.318]

На первой ступени электрон, поглощая фотон частоты о) и поляризации 61, переходит в промежуточное, виртуальное состояние на второй ступени он, поглощая второй фотон частоты а и поляризации е , переходит в конечное состояние. Вероятность таких процессов очень мала, так что необходимы источники света высокой интенсивности (лазеры). Их значение заключается не в том, что, наряду с прямыми и непрямыми переходами, они дают еще один механизм поглощения, а, скорее, в том, что для двухфотонных процессов существуют, по сравнению с однофотоннымн, другие правила отбора. Переходы, которые ие наблюдаются в нормальном спектре, могут быть измерены при двухфотонном поглощении. [c.274]

СВЕТОВАЯ ЭФФЕКТЙВНОСТЬ излучения, отношение светового потока к соответствующему потоку излучения. Единица С. э.— лм-Вт . См. также Спектральная световая эффективность. Д- Лазарев. СВЕТОВОД (светопровод, волновод оптический), закрытое устройство для направленной передачи (канализации) света. В открытом пр-ве его передача возможна только в пределах прямой видимости и связана с потерями, обусловленными нач. расходимостью излучения, поглощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позволяет значительно уменьшить потери световой энергии при её передаче на большие расстояния, а также передавать световую энергию по криволинейным трассам. [c.665]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...