Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смит Р. -> "Полупроводники " -> 134

Полупроводники - Смит Р.

Смит Р. Полупроводники — М.: Мир, 1982. — 560 c.
Скачать (прямая ссылка): poluprovodniki1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 128 129 130 131 132 133 < 134 > 135 136 137 138 139 140 .. 219 >> Следующая

который при комнатной температуре имеет край собственного поглощения
вблизи 7 мкм, необходимы два кванта излучения с длиной волны 14 мкм.
Поскольку импульс двух фотонов, движущихся даже в одном направлении, все
еще очень мал, такой переход будет сопровождаться очень малым изменением
к, т. е. такой переход будет прямым, или, иначе говоря, "вертикальным".
Так же как и для однофотонного перехода, вероятность перехода с участием
двух фотонов будет зависеть от того, является ли он разрешенным или нет.
Вероятность возбуждения электрона при однофотонном процессе поглощения
пропорциональна числу квантов в единице объема в возбуждающем пучке, т.
е. его-интенсивности I. Для двухфотонного процесса, однако, следует
ожидать, что вероятность поглощения будет пропорциональна /2.
Следовательно, здесь мы не можем ввести один постоянный коэффициент
поглощения,так как его величина будет пропорциональна мощности. Поэтому
коэффициент поглощения для двухфотонных переходов, а2, приводится к
единице мощности и измеряется в см-1/(Вт/см2), или см-Вт-1. Поскольку для
двухфотонного процесса требуются высокие мощности, то в качестве единицы
измерения поглощения обычно используется см-МВт-1. Так как вероятность
однофотонного перехода по мере увеличения интенсивности растет линейно, а
для двухфотонных переходов она возрастает квадратично, то ясно, что при
некоторой величине мощности последние будут преобладать над первыми. Это
произойдет лишь при очень высокой мощности порядка ГВт-см-2. Тем не менее
двухфотонное поглощение можно уверенно наблюдать и при мощностях порядка
1 МВт-см-2, которые могут обеспечить и не самые мощные современные лазеры
(см. разд. 14.6).
362
10. Оптические и высокочастотные явления
Двухфотонный переход можно возбудить и с помощью двух источников
излучения с различными частотами vx и v2. При этом необходимо только,
чтобы /iv1+/iv2=?t, где ?t-энергия, требуемая для перехода. Теория таких
переходов непосредственно следует из теории оптических переходов с
участием фононов, если в последней фонон заменить фотоном. Квантом
излучения с частотой v* электрон возбуждается в виртуальное состояние с
энергией ?х над начальным состоянием, а затем возбуждается из него
квантом с частотой v2 в конечное состояние с энергией ?-?х над
виртуальным состоянием. В виртуальном состоянии электрон находится очень
короткое время, так что энергия сохраняется только в целом для всего
перехода. Браунштейн [49] рассмотрел такие переходы для случая простых
параболических зон, а Лоудон [50] включил в рассмотрение экситоны,
которые должны играть определенную роль в случае прямого перехода (см.
разд. 10.6). Теория этого вопроса была дана также Басовым и др. [51].
Влияние фононов, которые ответственны за непрямые переходы, применительно
к этому случаю рассмотрел Ии [52], который показал, что, как можно было
ожидать, вероятность таких переходов меньше, чем прямых, но ею все же
нельзя пренебречь.
Если сумма энергий фотонов достаточно велика, чтобы при двухфотонном
поглощении свободные электроны возбуждались с большей вероятностью, чем
экситоны, то такое поглощение будет сопровождаться фотопроводимостью.
Этот эффект был использован для определения величины поглощения, но
потребовалась точная информация о процессах рекомбинации и захвата (см.
разд. 10.9). Здесь мы имеем дело с прямым измерением поглощения. Баттон и
др. [53], используя лазер на С02, наблюдали такое поглощение для прямых
переходов в InSb и РЬТе. Двухфотонное поглощение наблюдали в ряде
полупроводников, в том числе в ZnTe, GaAs, 1пР и InSb, Ли и Фэн [54],
которые рассмотрели также влияние экситонов.
В результате большинства этих измерений значения коэффициентов поглощения
а2 были найдены с точностью до порядка величины. Гибсон и др. [55]
показали, что для получения точных значений а2 в интерпретации полученных
результатов требуется большая тщательность. Главным образом это
обусловлено наличием поглощения свободными носителями, рождающимися при
двухфотонном процессе, и необходимостью учитывать их рекомбинацию. В этой
работе [55] получены, по-видимому, наиболее точные значения а2 для InSb и
Ge и показано, каким образом можно интерпретировать результаты измерений
Ли и Фэна [54]. Для InSb было найдено, что прй комнатной температуре на
длине волны 10,6 мкм а2 составляет 0,2 см-МВт-1, что приблизительно на
два порядка меньше значений, полученных ранее без учета поглощения на
свободных носителях. Для Ge на длине волны 2,6 мкм найдено значение а2=
=0,75 см-МВт"*, которое уменьшается практически до нуля при
10. Оптические и высокочастотные явления
363
увеличении Я, до 3 мкм. Это поглощение соответствует прямому переходу при
k-О, а не поглощению вблизи собственного края, которое намного слабее
прямого, поскольку оптический переход на краю основного поглощения в Ge
является непрямым.
Вопрос об экситонах уже обсуждался в разд. 3.5, а в подразд. 10.5.2 было
указано, что образование экситоиов с помощью механизма прямых переходов
Предыдущая << 1 .. 128 129 130 131 132 133 < 134 > 135 136 137 138 139 140 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed