Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Грибковский В.П. -> "Теория поглощения и испускания света в полупроводниках" -> 60

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 .. 54 55 56 57 58 59 < 60 > 61 62 63 64 65 66 .. 176 >> Следующая


ЛГ/3«1.
С учетом этого неравенства, приравнивая производную от N (?') по Е' нулю, получим соотношение, связывающее положение максимума полосы излучения Ет со скоростью возбуждения
ехр (— 2 Е в! Е’т) = 2 RB
Ев — 2E'm Nd — nd
(9.48)
При малых интенсивностях возбуждения, когда RB 0, Ет za О, а Е « hco»,. Если RB-+- оо, то Ет~*- ~Ев, Е ->hco«, + — ?а.
Следовательно, с увеличением интенсивности света максимум полосы излучения донорно-акцепторных пар смещается в сторону больших энергий на величину ЕВ12. Это происходит оттого, что пары, соответствующие большим значениям г и малым значениям hco, согласно (9.33) и (9.36а), быстрее насыщаются и их излучение перестает увеличиваться с ростом накачки. Поэтому повышается удельный вес излучения короткоживущих пар, которым соответствуют большие значения hco.
В процессе затухания в первую очередь высвечиваются пары с малым т (большие Йсо), а затем долгоживущие пары.
В результате этого спектр излучения смещается в длинноволновую область. Такая закономерность наблюдалась, например, в послесвечении фосфида индия (рис. 36) [260], в фосфиде галлия и других полупроводниках. Теоретически деформация спектра в процессе затухания исследована в [255, 261].
Рис. 36. Изменение спектра излучения донорно-акц~пторных пар в фосфиде индия в процессе затухания [260] при Г=18°К: l — t=0; 2—20; 3—60; 4—150;
5—500 нсек; 6—2; 7—10 мксек
Ьщэб %№ ЩО 1,360
166
Рис. 37. Изменение спектра излучения донорно-акцепторных пар в германии р-типа прн увеличении концентрации примесей с постоянной степенью компенсации, равной 0,4 (донор мышьяк, акцептор галлий), 1—5: Ла = 3-1014, 5-1015, 8-Ю16, 2-1017, 5,5-1017 см-3 соответственно [259]
В германии спектр излучения донорно-акцепторных пар состоит из бесфононной полосы и фононного повторения, соответствующего испусканию ?Л-фононов [259]. Положение максимумов и форма обеих полос сильно изменяются при увеличении концентрации доноров и акцепторов (рис. 37).
§ 10. ПОГЛОЩЕНИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВОБОДНЫМИ НОСИТЕЛЯМИ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКОЙ
Оптические переходы электронов и дырок в пределах одной зоны (подзоны). Изменение энергии электрона и дырки в пределах одной разрешенной зоны энергии или одной подзоны (если зона вырождена и состоит из нескольких подзон), как правило, сопровождается изменением импульса носителя заряда. Величина этого изменения значительно больше импульса световых квантов. Поэтому свободные носители в идеальном кристалле, где отсутствует их рассеяние в соответствии с законами сохранения энергии и импульса не могли бы поглощать электромагнитное излучение. Однако в реальном кристалле всегда имеются определенные дефекты, взаимодействие с которыми изменяет импульс электрона. В результате взаимодействия свободных носителей с электромагнитным полем и дефектами кристалла становятся возможными их непрямые оптические переходы в пределах одной зоны, приводящие к поглощению инфракрасного излучения.
Так как возможны различные механизмы рассеяния электронов в кристалле, то в общем случае коэффициент поглощения свободными носителями выражается суммой
К-с.н = К-ак + Коп %ион “f" К-с.д. (1 0.1)
Здесь Как, Коп, Кион — коэффициенты поглощения, обусловленного рассеянием электронов на акустических фононах, на оптических фононах и на ионизированных примесных центрах.
167
Величина /сс. д связана с рассеянием электронов на более сложных дефектах, которые могут образоваться при выращивании кристаллов, в результате внедрения примесей в решетку, при механической обработке поверхности, под воздействием радиации больших энергий и т. д. Сложные дефекты весьма разнообразны, поэтому к0. д будет отличаться не только количественно, но и качественно для каждого конкретного полупроводника. Необходимость учета кс. д стала очевидной только в последнее время, и вопрос этот практически не изучен.
В высококачественных собственных полупроводниках концентрации ионизированных примесей и дефектов пренебрежимо малы и основную роль играет рассеяние электронов на колебаниях решетки. Напомним, что во всяком кристалле имеются три ветви акустических колебаний и 3(g—1) ветвей оптических колебаний, где g — число атомов в элементарной ячейке- кристалла. В одноатомных кристаллах, таких, как натрий и рубидий, на элементарную' ячейку кристалла приходится один атом, и поэтому оптические колебания отсутствуют. Современная технология позволяет получать эти кристаллы такой высокой степени совершенства, что на них можно изучать в чистом виде рассеяние электронов на акустических фононах. Поэтому величина как изучена наиболее подробно.
В полярных полупроводниках типа AinBv имеются и оптические, и акустические ветви колебаний. Однако поскольку оптические колебания обладают большей частотой, чем акустические, то при понижении температуры они «вымораживаются» в первую очередь и основной вклад в поглощение излучения свободными носителями при низких температурах может быть обусловлен их рассеянием на акустических фононах. Слагаемое кжон либо кс. д становится определяющим в полупроводниках всех типов при сильном, а иногда и среднем легировании.
Предыдущая << 1 .. 54 55 56 57 58 59 < 60 > 61 62 63 64 65 66 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed