Поглощение света кристаллами

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА КРИСТАЛЛАМИ [c.306]

Поглощение света кристаллами определяет окраску последних. Например, многие диэлектрики при комнатной температуре оптически прозрачны. Эта прозрачность обусловлена отсутствием в них электронных или колебательных переходов в видимой области спектра. Видимая область простирается от 740 до 360 нм, что соответствует интервалу энергий от 1,7 до 3,5 эВ. Этой энергии излучения недостаточно для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости (если ширина запрещенной зоны больше 3,5 эВ). Так, например, чистые кристаллы алмаза, имеющие ширину запрещенной зоны 5.2 эВ, являются прозрачными. Однако 312 [c.312]

Термометрия по сдвигу края собственного поглощения света кристаллами проводится двумя способами [c.129]

Приведенное выражение описывает поглощение света кристаллом только в том случае, когда из-за взаимодействия с другими многочисленными колебательными степенями свободы кристалла энергия оптического колебания распределяется между ними за время, значительно меньшее времени обратного превращения оптического фонона в фотон. [c.76]

Поглощение света кристаллом происходит при рождении диамагнитных экситонов в основном или в возбужденных состояниях. Диамагнитные экситоны могут образовываться любой комбинацией подзон Ландау из зоны проводимости и валентной зоны. [c.322]

Мнимая часть диэлектрической проницаемости определяет истинное поглощение света кристаллом при k=Q, где 0 — волновой вектор световой волны. Так как Qa 1, то в (48.17) можно подставить значение к [c.377]

Мнимая часть диэлектрической проницаемости (50.35) характеризует частотную зависимость истинного поглощения света кристаллом ). Первое слагаемое в (50.35) соответствует узкополосному резонансному поглощению фотонов с частотой сор и волновым вектором ( в результате образования в кристалле экситонов с частотой сор и квазиимпульсом НЦ. Второе слагаемое в (50.35) характеризует широкополосное поглощение в области частот [c.398]

Метод моментов в теории поглощения света кристаллами [c.436]

Как уже отмечалось выше, взаимодействие экситонов с фононами колебаний решетки определяет форму полосы поглощения света кристаллами. Теоретическое определение формы кривой экситонного поглощения пока удавалось для простых модельных систем в предельных случаях слабой (см. 48) и сильной (см. 49) связи экситонов с фононами. Однако при не очень низких температурах, когда эффекты пространственной дисперсии не играют существенной роли (см. гл. XI), можно получить сравнительно простыми методами некоторые интегральные характеристики спектра поглощения — моменты кривой поглощения. [c.436]

Как видно из полученных выше результатов, для рассмотренных простейших моделей взаимодействия экситонов с фононами и фотонами, различие в поведении формы кривой поглощения с изменением температуры проявляется уже в первых моментах. Следовательно, экспериментальное исследование зависимости формы полосы истинного поглощения света кристаллом (Ime(Q, аз)) от температуры и сопоставление интегральных ее характеристик с теоретическими расчетами моментов может дать некоторые сведения об особенностях взаимодействия экситонов с фотонами и фононами в разных кристаллах. [c.447]

Каждое из этих квадрупольных экситонных состояний может, вообще говоря, давать вклад в квадрупольное поглощение света кристаллом. Однако в области частот, которая соответствует окрестности отдельного резонанса, можно принять во внимание только одну зону экситонных состояний. В этом приближении, как будет показано в 12, при использовании матричных элементов перехода из основного состояния О в возбужденные состояния -й зоны (при к = 0), находим [c.206]

Возможны и процессы, при которых в каждом акте поглощения одновременно участвуют более двух (три и больше) квантов. Такие процессы называются многофотонным поглощением. (Трехфотонное поглощение в кристаллах нафталина было обнаружено еще в 1964 г.) Очевидно, что с увеличением числа фотонов, одновременно участвующих в одном акте поглощения, вероятность соответствующего процесса уменьшится. Поэтому для наблюдения процессов более высокого порядка (например, трехфотонного поглощения) поток энергии падающего света должен быть значительно большим, чем в двухфотонном. В очень сильных световых полях, образуемых при фокусировке излучения мощных лазеров, иногда происходит одновременное поглощение десяти фотонов и больше. В этом случае многофотонное поглощение приводит к отрыву электрона от атома, т. е. ионизации. Этим объясняется возникновение искры — пробоя прн фокусировке излучения мощного лазера в воздухе. Существенный вклад в деле обнаружения и теоретического анализа и применения двухфотонного и многофотонного процессов был сделан академиками Н. Г. Басовым, А. М. Прохоровым, Л. В. Келдышем и их школой. [c.403]

Полупроводниковый элемент имеет следующее устройство. В плоском кристалле кремния или другого полупроводника с дырочной проводимостью создается тонкий слой полупроводника с электронной проводимостью. На границе раздела этих слоев возникает р—л-переход. При освещении полупроводникового кристалла в результате поглощения света происходит изменение распределения электронов и дырок по энергиям. Этот процесс называет- [c.304]

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]

Экситонное поглощение. До сих пор мы рассматривали поглощение света, приводящее к образованию свободных электронов и дырок. Однако возможен и другой механизм поглощения, при котором электрон валентной зоны переводится в возбужденное состояние, но остается связанным с образовавшейся дыркой в водородоподобном состоянии. Энергия образования такого возбужденного состояния, называемого экситоном, меньше ширины запрещенной зоны, поскольку последняя есть не что иное, как минимальная энергия, требуемая для создания разделенной пары. Экситон может перемещаться в кристалле, но фотопроводимость при этом не возникает, так как электрон и дырка движутся вместе. Экситоны могут достаточно легко возникать в диэлектриках, так как D них кулоновское притяжение электрона и дырки значительно. В полупроводниках это притяжение мало и поэтому энергия связи экситона также мала. Вследствие этого экситонные орбиты охватывают несколько элементарных ячеек кристалла (радиус орбиты -"15 нм). В металлах экситонное поглощение очень маловероятно. [c.310]

Чистые щелочно-галоидные кристаллы прозрачны в видимой области спектра. При длинах волн, превышающих границу собственного поглощения, свет поглощается только в инфракрасной области спектра, что обусловлено колебаниями узлов кристаллической решетки (ионами) под действием возбуждающей электромагнитной волны и происходит при частоте порядка 10 Гц. [c.164]

Распределение П. с. по энергии устанавливается по частотной зависимости коэф, отражения или поглощения света, а также по спектрам электронов, неупруго рассеянных поверхностью кристалла. Чтобы отделить вклад П, с. от объёмных, изучается влияние окисления поверхности или адсорбции чужеродных атомов. При оптич, методах исследования вклад объёмных и П. с. Определяют по зависимости от поляризации света (угла между вектором поляризации и нормалью к поверхности). [c.652]

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]

Из (2.6), (2.7) видно, что контраст падает с увеличением поглощения. В области спектра, где имеется достаточно сильное собственное поглощение света кристаллом (Л 0,96 мкм), контраст равен нулю, а в области прозрачности кремния (при Л 1,2 мкм) контраст максимален. Максимальное значение Уд = 1 достигается при а = О и Дх = Н2-Как правило, для реальных кристаллов (81, СаАз) с полированными поверхностями, применяемых в качестве подложек при изготовлении микросхем, значение Уд не достигает единицы, поскольку качество полировки двух поверхностей отличается средняя высота микрорельефа шероховатости на лицевой поверхности ниже, чем на тыльной. Поэтому условие = Й2 обычно не выполняется. [c.29]

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]

На рис. 80 изображена экспериментальная кривая [440, 444] спектра поглощения света кристаллом ДЬМпРз в области 18000сж . Пунктирные кривые вычислены в работе Паркинсона и Лаудона по формуле (63.23) [c.557]

Рис. 80. Экспериментальная кривая поглощения света кристаллом НЬМпРз в области 18 ООО л" .

В низкотемпературных спектрах поглощения света кристаллами антиферромагнитной модификации кислорода наблюдаются полосы, обязанные одновременному возбуждению двух молекул, входящих в разные магнитные подрешетки. При этом снимается запрет по спину и четности. В этом параграфе, опираясь на работы Гайдидея и Локтева [457, 458], мы проведем теоретическое исследование таких парных возбуждений. [c.569]

Такие локальные образования так же, как и самозахваченные экситонные состояния (см. 51), если они энергетически возможны, будут источниками люминесценции, если вероятности безызлуча-тельной передачи в тепло их энергии возбуждения будут меньше вероятности излучения. Так как число примесей мало, то в поглощении света кристаллом принимает участие основная масса молекул кристалла. Возникающие экситоны перемещаются по кристаллу [c.605]

Изучение люминесценции рубина позволило составить следующее схематическое представление о механизме ее возникновения и об энергетических уровнях ионов хрома, введенных в кристаллическую решетку кристаллов корунда. На рис. 40.5 широкими полосами показаны энергетические уровни ионов хрома и Переходы на них из основного состояния соответствуют упомянутым выше широким полосам поглощения кристалла рубина в видимой области спектра. Процессы поглощения энергии света ионами хрома си.мволически представлены стрелками, направленными от нормального нижнего энергетического уровня ионов Е к верхним уровням 3, 3. В результате поглощения света ионы хрома переходят с нижнего уровня на верхние. Длительность существования т этих возбужденных состояний ионов хрома мала и составляет примерно 10 с. [c.785]

Решеточное поглощение наблюдают в ионных кристаллах или в кристаллах, в которых связь между атомами в какой-то степени является ионной (например, в бинарных полупроводниках InSb, GaAs и т. д.). Такие кристаллы можно рассматривать как набор электрических диполей. Эти диполи могут поглощать энергию электромагнитного (светового) излучения. Наиболее сильным поглощение будет тогда, когда частота излучения равна частоте собственных колебаний диполей. Поглощение света, связанное с возбуждением колебаний кристаллической решетки, называют решеточным. Решеточное поглощение наблюдают в далекой инфракрасной области спектра. [c.312]

В настоящее время в качестве поляризаторов часто используются поляроиды, действие которых основано на свойственной некоторым кристаллам (турмалин, герапатит и др.) сильной зависимости коэффициента поглощения света от направления колебаний его электрического вектора (явление дихроизма). Поляроид представляет собой совокупность мелких, одинаково ориентированных дихроичных кристалликов, включенных в целлулоидную пленку. [c.231]

Второй тип процессов связан с поглощением света, к-рое приводит к образованию в среде разл. элементарных возбуждений (квазичастиц) — возбуждённых состояний атомов, электронов проводимости и дырок, экситонов (в неметаллич. кристаллах), фононов и т. п. Это означает изменение п и х. Вследствие миграции квазичастиц в среде происходит также изменение нрост-ранствезшого распределения п и х. Характер преобразования пучков в этом случае определяется свойствами квазичастиц, вид к-рых можно варьировать выбором частоты волн. И[1ерциопиость процессов записи и стирания определяется наименьшим из времён жизни квазичастиц и их диффузиопно-дрейфовым перемещением иа расстояния порядка периода интерференционной картины. [c.624]

Рис. 2. Линейный дихро-И.ЭМ молекулы (формула ьверху), введённой в ориентированный нематический кристалл. По оси ординат — поглощение света, поляризованного X и 11 направлению орн-Х.нм ентации.

Рис. 2. Линейный дихро-И.ЭМ молекулы (формула ьверху), введённой в ориентированный <a href="/info/341437">нематический кристалл</a>. По оси ординат — <a href="/info/10258">поглощение света</a>, поляризованного X и 11 направлению орн-Х.нм ентации.

Нелинейный отклик отд. атома или молекулы на электрич. поле световой волны — не единств, причина нелинейных оптич. эффектов. Н. в. могут иметь, напр., тепловую природу, когда поглощение света вызывает нагрев, а следовательно, изменение коэф. преломления вещества. К нелинейному изменению коэф. преломления может привести изменение плотности вещества из-за расширения, связанного с квадратичной электро-стрикцией в поле световой волны. В жидкостях и жидких кристаллах существенны нелинейности, обусловленные оптич. ориентацией анизотропных молекул в поле поляризов. лазерной волны. Электронные механизмы нелинейности удаётся отличить от тепловых, стрик-ционных, ориентационных по временам установления нелинейного отклика и его релаксации, к-рые для электронных процессов, как правило, меньше. [c.310]

Оптическое детектирование парамагнитного резонанса. В условиях накопления поляризации ядер на электронные спины кроме внеш. поля действует эффективное поле ядер Нд, что влияет на вид зависимостей р (Я) и позволяет оптически детектировать ЯМР в малых объёмах ( 10 см ) при поглощении света в приповерхностном слое с толщиной меньше 1 мки. Значит, поляризация ядер, к-рая может быть получена в условиях оптич. охлаждения их спин-системы, позволяет обнаружить ЯМР в слабых внеш. магн. полях. Уменьшение Нд в результате деполяризации ядер в условиях резонанса приводит к изменению поляризации люминесценции, что и делает возможным оптич. детектирование I3MP. При этом удаётся наблюдать резонансные переходы с одноврем. переворотом спинов как в одной, так и в разных подрешётках кристалла (рис. 5). [c.439]

Теория, описывающая влияние давления на электронный спектр, построена для ковалентных и ионных кристаллов. Отражение и поглощение света в полупроводнике (а также фотопроводимость) определяются зависимостью днэлектрич. проницаемости от частоты (0 (см. Диэлектрики), Действительная е н мнимая е" части ф-ции в(со) связаны с коэф. поглощения а и пре ломленпя п света соотношениями [c.188]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...