Оптические свойства полупроводников

Дифракция иа модулированных звуковых волнах Изменение оптических свойств полупроводников [c.82]

Для оптических свойств полупроводников характерно существование так называемого края собственного поглощения. Полупроводник более или менее прозрачен для фотонов с энергией ЕаЕ и совершенно непрозрачен для фотонов с большей энергией. Структура края поглощения связана с структурами валентной зоны и зоны проводимости в этой области, где они близки друг к другу. [c.212]

В заключение остановимся на некоторых опытных данных по оптическим свойствам полупроводников и их соединений, [c.219]

Итак, мощное световое поле воздействует и на внешние, и на внутренние степени свободы молекул, изменяя характер соответствующих движений и обусловливая зависимость показателя преломления от интенсивности. Вообще говоря, электромагнитное поле влияет и на межмолекулярное взаимодействие. Последнее обстоятельство особо важно для металлов, ионных кристаллов, полупроводников, где взаимодействие между частицами среды очень велико и играет определяющую роль по отношению ко многим, не только нелинейным оптическим свойствам тела. [c.837]

Приведенные данные показывают, что электрические и оптические свойства аморфных полупроводников похожи на свойства кристаллических полупроводников, но не тождественны им. Это сходство, как показал специальный анализ, обусловлено тем, что энергетический спектр электронов и плотность состояний для ковалентных веществ, которым относятся полупроводники, определяются в значительной мере ближним порядком в расположении атомов, поскольку ковалентные связи короткодействующие. Поэтому кривые N (е) для кристаллических и аморфных веществ во многом схожи, хотя и не идентичны. Для обоих типов веществ обнаружены энергетические зоны валентная, запрещенная и проводимости. Близкими оказались и общие формы распределения состояний в валентных зонах и зонах проводимости. В то же время структура состояний в запрещенной зоне в некристаллических полупроводниках оказалась отличной от кристаллических. Вместо четко очерченной запрещенной зоны идеальных кристаллических полупроводников запрещенная зона аморфных полупроводников содержит обусловленные топологическим беспорядком локализованные состояния, формирующие хвосты плотности состояний выше и ниже обычных зон. Широко использующиеся модели кривых показаны на рис. 12.7 [68]. На рисунке 12.7, а показана кривая по модели (Мотта и Дэвиса, согласно которой хвосты локализованных состояний распространяются в запрещенную зону на несколько десятых эВ. Поэтому в этой модели кроме краев зон проводимости (бс) и валентной (ev) вводятся границы областей локализованных состояний (соответственно гл и ев). Помимо этого авторы модели предположили, что вблизи середины запрещенной зоны за счет дефектов в случайной сетке связей (вакансии, незанятые связи и т. п.) возникает дополнительная зона энергетических уровней. Расщепление этой зоны на донорную и акцепторную части (см. рис. 12.7, б) приводит к закреплению уровня Ферми (здесь донорная часть обусловлена лишними незанятыми связями, акцепторная — недостающими по аналогии с кристаллическими полупроводниками). Наконец, в последнее время было показано, что за счет некоторых дефектов могут существовать и отщепленные от зон локализованные состояния (см. рис. 12.7, в). Приведенный вид кривой Л (е) позволяет объяснить многие физические свойства. Так, например, в низкотемпературном пределе проводимость должна отсутствовать. При очень низких температурах проводимость может осуществляться туннелированием (с термической активацией) между состояниями на уровне Ферми, и проводимость будет описываться формулой (12.4). При более высоких температурах носители заряда будут возбуждаться в локализованные состояния в хвостах. При этом перенос заряда [c.285]

Появление дефектов в кристаллической решетке неизбежно искажает структуру электронных уровней, что приводит к изменению оптических и электрических свойств кристалла, и изменения существенны для диэлектриков и полупроводников, но не для металлов, внутри которых имеется большое число свободных электронов, которые, с одной стороны, практически не подвержены действию точечных дефектов решетки, а, с другой стороны, определяют электрические и оптические свойства кристалла. [c.655]

Влияние радиационных нарушений на электрические свойства полупроводников обычно сводится к введению энергетических уровней в запрещенную энергетическую зону [44, 48]. Эти энергетические уровни связаны с дефектами в кристаллической решетке, которые могут захватывать электроны или дырки. Положительно заряженные места в решетке, образовавшиеся в результате захвата дырок, называются донорами. Акцепторами принято называть места в решетке, ставшие отрицательно заряженными в результате захвата электронов. Такие места в решетке оказывают большое влияние на концентрацию свободных дырок и электронов и, следовательно, на электрические и оптические свойства кристалла. [c.282]

Изменения оптических свойств могут проявляться либо косвенно, через изменение концентрации носителей, либо непосредственно — через образование полос поглощения. Обычно снижение концентрации носителей увеличивает прозрачность полупроводников в области длин волн, лежащей за пределами края основного поглощения. Эта область включает инфракрасную область, представляющую интерес для некоторых военных применений. Кроме того, в полупроводниках полосы поглощения можно непосредственно ввести в инфракрасную область с помощью дефектов, образующихся под действием облучения в отличие от большинства изоляторов, в которых вакансии и междоузлия, называемые центрами окраски, создают сильные полосы поглощения в видимой области спектра. [c.283]

По оптическим свойствам полупроводниковых соединений имеется обширный экспериментальный материал. В качестве примера уже рассматривались выше свойства Лп5Ь — редкий пример материала с прямыми вертикальными переходами электрона. Дисперсия показателя преломления Лп5Ь измерялась рядом исследователей в широком диапазоне длин волн, при этом обнаружено резкое его изменение при Я, = 7 мкм (край основной полосы поглощения) и в видимой части спектра. Желающие могут найти подробные сведения по оптическим свойствам полупроводников и их соединений в [52, 64]. Укажем в заключение, что для ряда материалов, например для арсенида галлия, получено большое расхождение между экспериментальными и теоретическими данными. [c.220]

Указанные выше желательные параметры нелинейных устройств в свою очередь накладывают определенные требования на материалы. Так, для переключения при ма,тых мощностях необходимо наличие у материалов сильных нелинейных свойств (больших Пг). Быстрый отклик и малые времена релаксации нелинейной среды позволили бы достичь коротких циклов переключения. Нелинейность должна существовать при комнатной температуре. Полупроводники и до некоторой степени органические и фоторефрактивные материалы удовлетворяют большинству этих требований. Однако материал, который удовлетворял бы одновременно всем этим требованиям, еще не найден. Электронные и оптические свойства полупроводников, используемых в нелинейных устройствах, можно изменить, если воспользоваться особыми свойствами электронов проводимости в полупроводниках, облучаемых квантами света с энергиями, близкими энергии ширины запрещенной зоны. В этом случае многие полупроводники, а в частности СаАз, пригодны для создания электронных, оптических или оптоэлектронных устройств. Полупроводники также вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к нелинейным резонаторам Фабри — Перо. Они привлекают тем, что дают возможность получить соответствующий коэффициент поглощения (будучи умноженным на длину он составляет на очень [c.56]

Оптические свойства. Исследование оптических свойств кристаллических полупроводников дает обширную информацию об их зонной структуре. Данные об энергетическом спектре аморфных полупроводников также могут быть получены из оптических измерений. Первостепенная роль отводится при этом измерениям спектров поглощения. Спектры поглощения аморфных полупроводников удобно сравнить со спектром тех же материалов в кристаллическом состоянии. Это можно сделать в случаях германия, кремния, соединений селена и теллура. На рис. 11.14 в качестве примера приведен край спектра оптического поглощения аморфного кремния, который сравнивается с соответствующим спектром кристаллического кремния. Аналогичные данные получены для аморфного германия, арсенида и антимонида индия и некоторых других полупроводников. [c.367]

Гидрогенизация аморфного кремния, как уже указывалось, позволила эффективно управлять его электрофизическими свойствами путем легирования. Между тем многие свойства полупроводника определяются шириной его запрещенной зоны, которая при легировании не изменяется (или изменяется незначительно). В целях расширения возможностей управления оптическими, фотоэлектрическими и электрическими свойствами полупроводника при изготовлении различных приборов наряду с гидрогенизированным аморфным кремнием применяют его сплавы с германием Ое, з Н, углеро- [c.21]

Гетеролазеры и гетерофотоприём-н и к и, используемые в сочетании с плёночными полупроводниковыми Болиоводами, могут выполняться на основе единой Г. и на общей полупроводниковой подложке объединяться (интегрироваться) в оптич. схему (методами планарной технологии). Для управления условиями генерации и распространения света часто используются сложные Г., активный слой к-рых состоит из неск. слоев постоянного или плавно изменяющегося состава с соответствующим изменением Sg. Помимо локализации света в пределах одного или неск, слоёв в плоскости ГП, при создании интегрально-оптнч. схем возникает необходимость дополнит, локализации световых потоков в плоскости волноводных слоёв (в плоскости ГП). Такие волноводы наз. полосковыми и создаются изменением либо состава и свойств полупроводника в плоскости ВОЛ1ГОВОДНОГО слоя, либо толщины слоёв, Встраивание гетеролазера в волноводную схему осуществляется с помощью оптического резонатора, образуемого периодич, модуляцией толщины волноводного слоя. При определ. выборе периода модуляции благодаря дифракции в волноводе возникает волна, бегущая в обратном направлении. В результате формируется распределённое отражение света (см. Интегральная оптика). [c.449]

Очень необычны свойства фуллеренов. Так, кристаллические фуллерены представляют собой полупроводники с фотопроводимостью при оптическом излучении, а кристаллы легированные атомами щелочных металлов, обладают металлической проводимостью и переходят в сверхпроводящее состояние при 30 К и выше. Превращение кристаллического фуллерена в алмаз происходит даже при комнатной температуре при давлении 20 ГПа, а при нагреве фуллерена до 1500 К для перехода в алмаз достаточно давления 7 ГПа (для аналогичного превращения графита в алмаз требуются температура 900 К и давление 30—50 ГПа). Растворы фуллеренов имеют нелинейные оптические свойства, что проявляется в резком снижении прозрачности раствора при превышении некоторого критического значения интенсивности оптического излучения. Фулле-ренам как молекулярным кластерам посвящены тысячи оригинальных статей, десятки обзоров и монографий, поэтому в данной книге они только упоминаются в связи с синтезом нового класса молекулярных кластеров, имеющих состав МлС,2, где М — атом металла. [c.26]

Стекла, как правило, изотропны, по механическим свойствам характеризуются упругостью (напряжение пропорционально деформации) с последутощим хрупки.м разрушением при комнатной температуре и вязким течением (напряжение пропорционально скорости деформации) при повышенных те.мпературах по оптическим свойствам обычно прозрачные (для видимого ИК-, УФ-, рентгеновского и у-излучения) как правило, диамагнитны по электрическим свойствам большинство стекол - диэлектрики (силикатные стекла), но есть и полупроводники и др. [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...