Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Грибковский В.П. -> "Теория поглощения и испускания света в полупроводниках" -> 41

Теория поглощения и испускания света в полупроводниках - Грибковский В.П.

Грибковский В.П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках — М.: Наука и техника , 1975. — 464 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyapoglosheniyaiispuskaniya1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 176 >> Следующая

Если для энергетического выхода значение больше единицы представляется необычным и реализуется в особых условиях, то квантовый выход люминесценции может быть больше единицы довольно часто, особенно в системах с дискретными уровнями энергии.. Один квант падающего света может возбудить атом сразу на высокий энергетический уровень, минуя несколько промежуточных состояний. При возвращении атома в нормальное состояние через промежуточные уровни он может испустить несколько квантов света. Как отмечал
С. И. Вавилов [143], квантовый выход люминесценции может быть больше единицы, если энергия квантов падающего света больше чем в два раза превышает энергию фотонов люминесцентного излучения. Это было подтверждено в опытах Ф. А. Бутев'ой и В. А. Фабриканта [144, 145], которые возбуждали кристаллофосфоры ртутной линией с Х=1850 А и получили Г]к>1.
Наряду с квантовым и энергетическим выходом люминесценции можно рассмотреть аналогичные характеристики для спонтанного испускания, тепловыделения и генерации света [87, 146]. Последняя характеристика подробно исследуется в IV главе.
При изучении фотопроводимости вводится понятие квантового выхода внутреннего фотоэффекта т]ф. Величина т]ф равна отношению числа рожденных электронно-дырочных пар к числу возбуждающих квантов света, поглощенных в веществе. Экспериментальные исследования показывают (см., например, [126, 147]), что в чистом кремнии и германии г]ф близок к единице и не зависит от энергии возбуждающих фотонов до неко-
8. Зак. 312
113
торог» порогового значения. Если и дальше увеличивать ftco, то т)ф начинает возрастать и достигает значений 2, 3 и более. Значение порога и наклон кривой т)ф (froo) зависят от качества образцов и температуры.
Увеличение квантового выхода больше единицы объясняется ударной ионизацией за счет избыточной кинетической энергии электронов и дырок, которую они получили при поглощении квантов света в полупроводнике.
Длительность люминесценции и времена жизни избыточных носителей. Интенсивность люминесценции не зависит от времени только в том случае, если источник возбуждения действует достаточно долго и его мощность постоянна. Если условия возбуждения меняются во времени, то мощность люминесценции тоже будет функцией времени. В первые моменты после включения возбуждения люминесценция разгорается, ее интенсивность увеличивается, даже если мощность накачки достигла практически мгновенно своего предельного значения. После прекращения возбуждения люминесценция исчезает не сразу, имеется некоторый период затухания.
Исследование законов разгорания и затухания люминесценции служит важным источником информации о квантовомеханических свойствах атомов, молекул и кристаллов и в первую очередь о вероятностях оптически^ и неоптических переходов. Каждое вещество характеризуется определенным видом функции и?л(0- Среди всех таких функций наиболее простым является экспоненциальный закон затухания
В этом случае достаточно задать один параметр г, чтобы полностью описать кривую затухания люминесценции. Оказывается и для более сложных законов затухания целесообразно ввести один параметр, называемый средней длительностью люминесценции. Этот параметр обычно обозначается через т, хотя и не всегда является показателем экспоненты. Исходя из математического определения среднего значения функции [148], среднюю длительность или просто длительность люминесценции можно выразить формулой
Путем подстановки (7.42) в (7.43) легко убедиться, что при экспоненциальном законе затухания средняя длительность
^л(0 = ^л(0)е-^.
(7.42)
00
J wn(t)dt
О
(7.43)
о
114
люминесценции равна показателю экспоненты т в формуле
В общем случае среднюю длительность можно рассматривать как показатель такой экспоненциальной функции, с помощью которой аппроксимируется реальный более сложный закон затухания. Для некоторых функций WR{t) интеграл в числителе (7.43) расходится и этой формулой пользоваться нельзя.
Если пренебречь фоном теплового испускания, то в системах с дискретными уровнями энергии мощность люминесценции в частоте ощ-будет выражаться формулой [87]
Временные зависимости (t) и населенности г'-ro уровня пл (/) полностью совпадают. В процессе затухания, если поступление частиц на t-й уровень отсутствует, имеем
где суммирование в (7.45) проводится по всем номерам нижележащих уровней, а
— средняя длительность возбужденного состояния i-ro уровня.
Квантовые выходы люминесценции линии и всех линий, связанных с переходами с i-ro уровня вниз, можно связать с тг
Если в процессе затухания на i-й уровень поступают частицы с более высоких уровней, то «<(0 и Wfj (t) будут выражаться суммой экспонент. В этом случае возможно вначале некоторое увеличение 1ц(() с последующим асимптотическим приближением «г к своему равновесному значению.
(7.42).
Щ=п1АиЬаи.
(7.44)
= — Щ 2 (Ли + du) dt,
(7.45)
/
nt(f) = nt(°)e f/Xi,
(7.46)
(7.47)
[87]
8*
115
Исключение составляет гармонический осциллятор, з котором населенности уровней изменяются по сложному закону, а суммарная люминесценция всегда затухает по экспоненте [87, 149].
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed