Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Грибковский В.П. -> "Теория поглощения и испускания света в полупроводниках" -> 69

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 .. 63 64 65 66 67 68 < 69 > 70 71 72 73 74 75 .. 176 >> Следующая

На границе кристалла обрываются валентные связи, сильно искажается периодический потенциал, нарушается симметрия элементарных ячеек. Поэтому даже если кристалл ограничен идеальными плоскостями, расположение атомов на которых соответствует их расположению на эквивалентных плоскостях в глубине образца, зонная структура приповерхностного слоя будет отличаться от зонной структуры объема.
В реальных кристаллах поверхности далеко не идеальны. На них имеются выступы и впадины, адсорбированные атомы, незаполненные узлы решетки и т. д. Поэтому в приповерхностном слое запрещенная зона может вообще отсутствовать. Об этом свидетельствуют некоторые экспериментальные результаты, для объяснения которых необходимо предположить, что в запрещенной зоне имеется квазинепрерывный спектр разрешенных уровней энергии [343, 344].
191
Если# электрон и дырка находятся от поверхности на расстоянии порядка диффузионной длины, они могут рекомбинировать безызлучательно через непрерывный набор поверхностных состояний. Поэтому возбуждение фотолюминесценции в приповерхностном слое, как правило, менее эффективно, чем в глубине кристалла. Аналогичные свойства присущи некоторым дефектам кристалла, которые можно рассматривать как внутренние микроскопические поверхности.
Кинетика рекомбинации электронов и дырок через квази-непрерывный спектр поверхностных состояний исследована в работе [345].
При рассмотрении поглощения света свободными носителями (§ 10) уже было показано, что приповерхностный слой и объем кристалла характеризуются различными коэффициентами поглощения. Влияние этого слоя необходимо учитывать во многих явлениях, связанных с взаимодействием света и вещества.
Если образец облучается светом, длина волны которого соответствует значению коэффициента поглощения порядка 104—105 см~1, то возбуждается только небольшой приповерхностный слой. Поэтому даже в толстых образцах роль приповерхностного слоя в поглощении и испускании света может быть существенной. В тонких пленках, которые все шцре применяются в интегральных схемах микроэлектроники, в оптоэлектронных устройствах, в лазерной технике, голографии и других областях науки и техники, роль приповерхностных слоев возрастает еще больше.
Неоптические переходы в дефектах кристалла. В реальном кристалле может содержаться значительное количество дефектов, сложных комплексов и микроскопических включений. Если они обладают непрерывным или квазинепрерыв-ным энергетическим спектром, то электроны и дырки будут стекаться к ним и безызлучательно рекомбинировать [341], [346]. Детальное рассмотрение этого вопроса оправдано для конкретных типов дефектов и выходит за рамки настоящей монографии.
§ 12. ИЗМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
под действием внешних сил
Зависимость ширины запрещенной зоны от температуры.
Температура кристалла может оказывать заметное влияние на все физические величины, определяющие поглощение и испускание света: на положение и ширину уровней энергии, на вероятности переходов и распределение электронов по
192
уровням. В условиях термодинамического равновесия или квазиравновесного распределения электронов и дырок по отдельности населенности уровней энергии задаются функцией Ферми — Дирака, в которую входит один параметр — уровень Ферми (или два квазиуровня, один для электронов, а второй для дырок). В обоих случаях величина этого параметра, а следовательно, и функция распределения электронов весьма чувствительны к изменению температуры (§ 3).
Из принципа детального равновесия следует, что в условиях термодинамического равновесия вероятности прямых и обратных переходов, например вероятность спонтанных переходов и вероятность вынужденных переходов, индуцированных планковской радиацией (§ 7), вероятность захвата носителя ловушкой и вероятность ионизации ловушки, вероятность связывания электрона и дырки в экситон и вероятность диссоциации экситона, связаны между собой универсальным соотношением типа (9.20). В этом соотношении температура входит в показатель экспоненты. Поэтому степень ионизации примесей, концентрация экситонов в определенном интервале температур будут сильно изменяться с повышением температуры.
Из оптических и электрических исследований свойств, полупроводников следует, что положение и ширина энергетических зон и примесных уровней также являются чувствительными функциями температуры. Запрещенная зона большинства полупроводников уменьшается с ростом температуры. В арсениде галлия с увеличением температуры от 21 до 294 °К край фундаментальной полосы поглощения и экситон-ная линия поглощения смещаются более чем на 90 мэв (рис. 49) [347]. При комнатной температуре экситонная линия едва заметна. Она отчетлива видна при 186 °К. С понижением температуры ее интенсивность растет, а ширина уменьшается.
Рис. 49. Зависимость края фундаментальной полосы поглощения и экситонной линии поглощения арсенида галлия от температуры [347]: 1—294 °К; 2—186; 3—90; 4—21 °К
13. Зак. 312
193
Надеется несколько полупроводников (PbS, PbSe, Те), у которых повышение температуры сопровождается увеличением ширины запрещенной зоны. Аномальное температурное смещение края полосы поглощения сернистого свинца видно, например, на рис. 38.
Предыдущая << 1 .. 63 64 65 66 67 68 < 69 > 70 71 72 73 74 75 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed