Межзониое поглощение

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 hv[c.307]

AW — ширина запрещенной зоны) электрон не изменяет своего импульса, в то время как при непрямых переходах он меняет импульс, поглощая или испуская фонон в этом случае должно быть выполнено условие hv > -Ь ф, где Wф — энергия фонона. При межзонном поглощении Р, = Рр = 1. [c.225]

Физический механизм. Рабочие уровни в П. л. обычно принадлежат энергетич. зонам, т. е. областям сплошного спектра энергетич. состояний, а активными частицами лазерной среды являются свободные носители заряда. Накачка обеспечивает поступление избыточных электронов в зону проводимости и избыточных дырок в валентную зону (напр., оптич. накачка порождает избыточные пары носителей — электронов и дырок — за счёт межзонного поглощения см. в ст. Полупроводники). Время свободного пробега носителя обычно мало (Ю И — с) вследствие быстрых процессов внут- [c.52]

Наконец, принципиальное преимущество электронного механизма по сравнению с термоупругим для возбуждения акустических импульсов с Та Ю ПС состоит В ТОМ, ЧТО ОН при поглощении оптического кванта включается безынерционно (при переходе электрона из валентной зоны в зону проводимости). Безынерционное возбуждение фононной подсистемы полупроводника осуществляется лишь при непрямых процессах межзонного поглощения света, однако при этом на нагрев ре- [c.167]

Для возбуждения пикосекундных акустических импульсов сжатия непосредственно в процессе межзонного поглощения света необходимо одновременно с уменьшением т увеличивать плотность поглощаемой световой энергии (что приведет к уменьшению Тр). [c.171]

Интенсивности стоксовой и антистоксовой линий КР изменяются с температурой. Вблизи края межзонного поглощения интенсивность линий КР определяется выражением, полученным в теории резонансного КР [3.72] [c.88]

Ввиду экстремального характера функции Планка. коэффициенты Ет- жидких переходных металлов будут определяться излучением, приходящимся на среднюю инфракрасную область (Л>2 мкм) поэтому влияние механизма межзонного поглощения, наблюдаемого в этих металлах при комнатной температуре 3 видимой и ближней инфракрасной областях спектра, на величину 6 т-будет незначительным. [c.91]

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]

Рассмотрим теперь межзонное поглощение более подробно. Согласно (3.9), коэффициент поглощения (3.2) при межзонных переходах определяется следующим матричным элементом [c.89]

Как при любых оптических переходах в структурах с трансляционной симметрией, при межзонном поглощении сохраняется двумерный волновой вектор к (полагаем по-прежнему, что волновой вектор света мал). Таким образом, оптические переходы и 5 на рис. 6 действительно следует изображать вертикальными стрелками. [c.89]

Ограничимся сначала рассмотрением межзонного поглощения в квантовых ямах с простой зонной структурой. Будем считать состояния валентной зоны полностью заполненными, а состояния зоны проводимости — пустыми. Тогда выражение для коэффициента поглощения (3.2) может быть записано следующим образом [c.89]

Таким образом, коэффициент межзонного поглощения в квантовых ямах представляет собой ступенчатую функцию час- [c.90]

Мы рассмотрели межзонное поглощение света в квантовых ямах с простой структурой валентной зоны и зоны проводимости. В действительности при изучении поглощения в гетероструктурах, основанных на соединениях 3 5, необходимо учитывать сложную структуру валентной зоны, которая анализировалась в п. 2.3. [c.92]

В приближении изотропных зон интеграл в выражении для коэффициента межзонного поглощения (3 120) можно преобразовать к виду [c.92]

Учет сложной структуры валентной зоны приводит к поляризационной зависимости межзонного поглощения в квантовых ямах. Рассмотрим межзонные переходы в гетероструктурах, выращенных на основе полупроводников с решеткой цинковой обманки в направлении [001]. Скорость генерации электронно-дырочных пар (вероятность рождения в единицу времени) для оптических переходов при к -ку = Ч определяется соотношениями [c.93]

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]

Физика поглощения и релаксации энергии короткого лазерного импульса в полупроводниковом кристалле. При действии на поверхность полупроводника импульсного лазерного излучения с плотностью энергии длительностью Тр и энергией кванта Ььо благодаря межзонному поглощению (см. рис. 2.27) происходит генерация неравновесных электронно-дырочных пар. [c.144]

Рис, 2.28. Схема электронных переходов в полупроводнике в условиях интенсивного лазерного излучения 1 - межзонное поглощение, 2, 3 - поглощение света свободными носителями. Буквы э - э VI э - ф означают электрон-электронные и электрон-фонон-ные столкновения, Оже - процессы оже-рекомбинации [c.146]

Уравнения (3.87) и (3.88) правильно учитывают влияние статического псевдопотеициала на оптическую проводимость. Их можно использовать и для неупорядоченных структур, где псевдопотенциал вызывает рассеяние. Расчет приводит к результату Друде. Эти уравнения можно также использовать для нахождения влияния периодического потенциала, который приводит к появлению межзонного поглощения, возникающего как в металлах, так и в полупроводниках и изоляторах. [c.360]

В случае оптич. Г. н. з. концентрация неравновесных носителей может превосходить равновесное значение на много порядков. Межзонное поглощение света, происходящее, когда энергия кванта fid) превос.ходит ширину запрещённой зоны Sg, приводит к генерации электронно-дырочных пар (Gg—Сд), примесное поглощение — к генерации электронов Сд = 0) или дырок Сд О). Скорость оптич. Г. н. з. при зависит от интенсивности света. При малых интенсивностях эта зависимость обычно линейна п описывается ф-лой [c.435]

В видимой области спектра, наряду с ввутризонным поглощением света свободными электронами, на оптич. характеристики ряда металлов влияет межзонное поглощение, не описываемое теорией Друде — Зинера. Коэф. поглощения при этом возрастает до 0,2—0,5. В УФ-области при сз Мр (область III, рис. 1) для всех металлов типичен переход от сильного отражения к прозрачности, вследствие изменения характера поляризуемости среды и знака е. При ы Шр отклик металлов на эл.-магн. воздействие связан с возбуждением излучения внутр. электронных оболочек атомов и аналогичен отклику диэлектриков. [c.111]

При межзонном поглощении линейно поляризованного света в полупроводниках электроны проводимости оказываются выстроенными по импульсам (скоростям) с преимуществ, направлением импульсов перпендикулярно вектору поляризации возбуждающего света. При рекомбинации таких анизотропно выстроенных электронов с дырками возникающая люминесценция частично линейно поляризована. Уменьшение степени поляризации в магн. поле позволяет следить за процессами энер-гетич. и импульсной релаксации злектронов. [c.70]

В кондевсиров. средах под действием интенсивного излучения при межзонном поглощении происходят опустошение уровней энергпн вблизи потолка валентной зовы и заполнение уровней вблизи дна зоны проводимости. В этом случае П. э. имеет характер сдвига полосы поглощения в КВ-область. При этом возможно появление даже усиления в нек-роы интервале частот вследствие образования инверсной населённости. Такой механизм характерен, в частности, для цветных стёкол. Именно этим механизмом просветления объяснён С. И. Вавиловым (1923) эффект уменьшения поглощения света урановым стеклом при увеличении интенсивности проходящего света. Сходное поведение поглощения обнаруживается и для электронно-колебат. полос сложных молекул. [c.150]

С. на основе гомопереходов в прямозонных полупроводниках, легированных т. в. мелкими примесями (см. Примесные уровни), имеют существ, недостаток — сильное поглощение излучения внутри кристалла (коэф. поглощения а — 10 см Ч. Снижение потерь па межзонное поглощение достигается уменьшением энергии излучения за счёт Компенсации примесей в активной области (напр., в эпитаксиальной р — л-структуре GaAs, легированной Si). При сильном легировавии и компенсации хаотически расположенный в пространстве заряд примесей создаёт искривление границ зон, при к-ром локальная ширина запрещённой зоны остаётся постоянной (см. Сильнолегированный полупроводник). Это приводит к тому, что в распределении плотности состояний появляются участки при энергиях ниже зоны Проводимости и выше валентной зоны — т. н. хвосты плотности состояний, пространственно разделённые в обеих зонах. В С. с такой структурой в излучат, рекомбинации принимают участие глубокие и удалённые группы состояний, При этом излучаемые фотоны характери- [c.466]

Регистрация звуковых волн и фототермич. деформации образцов позволяет бесконтактным образом получать информацию о процессах превращения энергии света в тепло и о наличии неоднородностей в объёме непрозрачных объектов. Такая возможность связана с тем, что выделение теплоты происходит не непосредственно при поглощении света, а в результате релаксации вызванных светом возбуждений электронной подсистемы. Так, в полупроводниках при межзонном поглощении света возникают неравновесные электроны и дырки, а теплота выделяется с задержкой во времени в процессе их термализацик и рекомбинации, к-рый сопровождается иереносом носителей заряда в пространстве. Возникающая частотная и пространственная дисперсия тепловых источников передается посредством температурных волн звуковым волнам и может быть восстановлена путём анализа частотных зависимостей их амплитуды и фазы. Т. о. могут быть определены характеристики процессов рекомбинации и переноса носителей заряда. [c.341]

Механизм обратного пьезоэффекта существен в высокоомных пьезополупроводншах при межзонном поглощении модулированного света, когда нестационарные электрич. поля возникают вследствие пространственного разделения неравновесных электронов и дырок, напр, за счёт Дембера эффекта или встроенных полей р — п-перехо-дов или гетеропереходов. [c.342]

Ф. э. первого типа возникает только при генерации светом подвижных носителей заряда одновременно обоих знаков (электронов и дырок) и обусловлен разделением этих носителей в пространстве (о Ф. э. второго типа см. ниже). Разделение вызывается либо неоднородностью образца (роль неоднородности может играть поверхность), либо неоднородностью освещения (освещение части образца или поглЬщение света у поверхности). Появление эдс при неоднородном освещении может также обусловливаться нагревом электронов светом. Этот механизм подобен обычному термозлектрич. эффекту (см. Термоэлектрические явления) и может быть существен как при межзонном поглощении, так и при внутризонном. [c.342]

В случаях, когда в ПП содержатся примеси неск. сортов, относит, концентрации разл. примесей пропорциональны отношениям их концентраций. Эти отношения измеряют по отношению интенсивностей соответствующих спектральных линий (отношению площадей под контурами линий) с учётом статистики заполнения уровней энергии и си/1 осцилляторов оптич. квантовых переходов. Определение абс. концентраций примесей требует дополнит, измерений концентраций электронов (или дырок) при более высокой темп-ре, когда все примеси ионизованы. Ф. с. позволяет установить хим. состав как основных., так и компенсирующих примесей. Для этого ПП облучают, наряду с монохроматич. излучением частоты v, светом из полосы собственного (межзонного) поглощения в результате ионизованные в равновесных условиях примесные атомы нейтрализуются и становятся оптически нейтральными и фотоэлектрически активными. [c.362]

Термоупругая генерация волн деформации происходит при пространственно-неоднородном нагреве и остывании кристаллической решетки, причем уменьшение температуры тела Т определяется исключительно теплопроводностью. Генерация волн деформации за счет электронного механизма, согласно (3), происходит как при увеличении концентрации неравновесных носителей (при межзонном поглощении света), так и при уменьшении п . Однако, в отличие от температуры кристалла Т, концентрация носителей в плазме в силу (4) падает не только за счет ее пространственной диффузии, но и за счет рекомбинации электронно-дырочных пар. Важно, что время рекомбинации неравновесных носителей Тр суш,ественно зависит от их концентрации при двухчастичной рекомбинации, Тр Пе при Оже-реком-бинации). Поэтому, изменяя плотность энергии оптического воздействия и, следовательно, характерную концентрацию фотовозбужденных носителей, можно эффективно влиять на эволюцию плазмы после окончания светового воздействия и, тем самым, на процесс генерации волн деформации. Уменьшая время рекомбинации Тр, можно добиться выключения деформационного источника акустических волн за времена, не превосходящие длительность оптического воздействия т (при Тр т,,), и существенного уменьшения длины диффузии неравновесных носителей /д==К1)дТр. Оба эти обстоятельства приводят к сокращению длительности оптически возбужденных в полупроводниках импульсов деформации вплоть до [95, 96]. [c.167]

Прямозонные полупроводниковые кристаллы обладают очень высоким однофотонным поглощением при зона-зонном переходе. Поэтому необходимо очень точно подстраивать частоту излучения, чтобы потери, вносимые межзонным поглощением, не погубили процесс четырехволнового поглощения. В настоящее время в прямозонных полупроводниках наиболее часто используются процессы многофотонного, в частности двухфотоиного, поглощения, например, в кристаллах dS и dSe. При этом коэффициент поглощения определяется мощностью падающего излучения и может регулироваться за счет ее изменения. Возникающая же плазма свободных носителей по-прежнему приводит к изменению показателя преломления. [c.58]

Для Л = 1,52 мкм низкотемпературное крыло обусловлено поглощением на свободных носителях, а острый пик dT/d9 и dR/d9 связан с межзонным поглощением. Максимумы dR/d9 расположены при более низких температурах, чем максимумы dT/d9. Причина состоит в том, что часть отраженного пучка проходит сквозь кристалл дважды, в результате чего выражение (2.10) для коэффициента отражения содержит в числителе множитель ехр(—2а/г), тогда как коэффициент пропускания в основном связан с однократным прохождением света сквозь пластинку, и выражение (2.11) содержит в числителе множитель ехр( —аЛ-). Отсюда видно, что коэффициент отражения изменяется от максимума до минимума в более узком температурном диапазоне, чем коэффициент пропускания. С этим же связано то, что максимумы чувствительности к изменению температуры расположены при разных температурах для отраженного и проходящего света. Происхождение нулей функции dR/d9 обусловлено наличием минимумов и максимумов температурной зависимости коэффициента отражения (рис. 5.11). Значения (dR/d9)uiax примерно в 3 раза меньше, чем (dT/d9)uiax-Это связано с тем, что диапазон изменения коэффициента отражения в 3 раза меньше, чем диапазон изменения коэффициента пропускания. [c.119]

Двумерные электроны имеют больше каналов внутризонно-го поглощения, нежели трехмерные. В квантовых ямах возможны межподзонные (7) и внутриподзонные (2) оптические переходы, а также процессы фотоионизации квантовых ям (i), сопровождаемые переходами из размерно-квантованных дискретных состояний в надбарьерные состояния непрерывного спектра. Переходы между различными подзонами размерного квантования из к -зоны в с-зону 4, 5), вызываемые светом с tUu > Eg, могут порождать целое семейство полос межзонного поглощения. [c.37]

Рис. 30. Коэффициент межзонного поглощения в бесконечно глубоких квантовых ямах GaAs различной толщины (100 и 300 А).

К возникновению поглощения может приводить и псевдопотенцнал идеального кристалла. Для щелочных металлов этот факт составляет основу теории межзонного поглощения. [c.361]

Ф и г. 96. График деПствительноП части оптической проводимости, возникающей из-за межзонного поглощения около грани зоны в щелочном металле. [c.365]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...