Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смит Р. -> "Полупроводники " -> 140

Полупроводники - Смит Р.

Смит Р. Полупроводники — М.: Мир, 1982. — 560 c.
Скачать (прямая ссылка): poluprovodniki1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 134 135 136 137 138 139 < 140 > 141 142 143 144 145 146 .. 219 >> Следующая

соответствующих К=0. Такое поглощение действительно обнаружено для всех
соединений типа A"'BV, а также для многих полярных полупроводников 1).
Оно соответствует поглощению в области остаточных лучей, которое для
InSb, GaAs, GaP лежит соответственно вблизи следующих волновых чисел: 180
см-1, 268 см-1,365 см-1. Частоты продольных оптических колебаний при К=0
для этих полупроводников соответственно равны: 191 см-1, 291 см-1, 402
см-1.
У Si и Ge поглощение, обусловленное возбуждением колебаний решетки, хотя
и более слабое, но все же наблюдается, причем в
См., например, [85].
10. Оптические и высокочастотные явления
375
Рис. 10.18. Схема, иллюстрирующая процесс испускания двух фононов при по*
глощении фотона.
(|>ош и Ыат - частоты оптического и акустического фононов с максимальным
значением qm на краю зоны.
довольно широкой спектральной области. Спектр поглощения Si показан на
рис. 10.17. На спектре виден ряд отчетливых пиков, а также непрерывное
поглощение в промежутках между ними. Такое поглощение должно быть
обусловлено процессами, в которых участвуют по крайней мере два фонона.
При наличии двух или более фононов закон сохранения импульса может
выполняться и без условия малости q. Условие сохранения импульса в этом
случае имеет вид qi-fq2= К, или, с хорошим приближением, qj=-q2. Закон
сохранения энергии для фотона с частотой v запишется следующим образом:
Лг = Й<о1(я1) + Й<о2(яг), (10.103)
где toi и to2 могут относиться к различным ветвям дисперсионных кривых
для решеточных колебаний. Например, to2 может относиться к оптическому
фонону, а {ох- к акустическому, как показано на рис. 10.18.
Законы сохранения применительно к этому случаю обсуждали многие авторы, в
том числе Джонсон [861 (см. также [301, гл. 8). Спектры поглощения,
подобные наблюдаемым в Si, получены также для Ge и для полупроводников
типа AIUBV, таких, как InSb, GaAs и др., где такое поглощение наблюдается
наряду с поглощением в области остаточных лучей. Так как в этом случае не
существует каких-либо ограничений на величину импульса q рождаемых
фононов, то поглощение имеет место для любых значений q
376
10. Оптические и высокочастотные явления
в зоне. Тем не менее наблюдаемые спектры содержат отчетливые пики. Эти
пики обусловлены высокой плотностью состояний в определенных критических
точках в пределах зоны. Используя дисперсионные кривые, полученные из
теоретического анализа и экспериментов по рассеянию нейтронов, Джонсон и
Лоудон [871 проанализировали спектры Si и Ge с этой точки зрения и
получили разумное согласие с экспериментом.
Изучение инфракрасного поглощения и нейтронного рассеяния дало большое
количество экспериментальных результатов для целого ряда полупроводников
*) и в сильной мере стимулировало развитие теории колебаний атомов
кристаллических решеток.
Хотя однофононные процессы не приводят к поглощению в чистых
полупроводниках с решеткой типа алмаза, таких, как Si и Ge, подобное
поглощение может происходить с участием примесей. Это поглощение изучали
и подробно обсуждали Хогтон и Смит [94], которые также описали это
явление в самом алмазе. Обзор работ по теории такого поглощения сделал
Ньюмен [95], который развил эту теорию, рассмотрев, в частности, роль
примесных пар. Он рассмотрел также роль и более сложных комплексов
примесей. В этой работе он сравнил экспериментальные данные для Ge с
теорией и проанализировал поглощение, обусловленное локальными
колебаниями примесей в GaAs.
Проблема анализа сложных спектров поглощения, которое происходит с
участием более чем двух фононов, очень сложна. Установлено, что в
процессе поглощения могут участвовать три фонона, более того, наблюдались
спектры поглощения, в которых, как полагают, участвуют 4 фонона. Задача
несколько упрощается из-за различия температурных зависимостей некоторых
из этих процессов. В нашем обсуждении мы молчаливо предполагали, что при
акте поглощения должны рождаться два фонона, и это, безусловно, должно
выполняться при низких температурах. При более высоких температурах,
однако, существует заметная равновесная концентрация фононов, и в
двухфононном процессе один из двух фононов может быть поглощен при
сохранении импульса. В этом случае имеем
hv = fuoi(q1)-fuot(-~q1). (10.103а)
Прн этом должно быть (c)!>(c)*. Как правило, (c)i будет тогда соответствовать
оптическим колебаниям, а <о2- акустическим.
Чтобы получить температурную зависимость поглощения, мы должны учесть
очень интересный эффект, который более подробно мы рассмотрим позже в
связи с работой лазеров, а именно стимулированное излучение, вероятность
которого при достижении порога генерации становится равной вероятности
поглощения. Вероят-
') См., например, [88-93].
10. Оптические и высокочастотные явления
377
ность поглощения фононов пропорциональна числу равновесных фононов,
которое в свою очередь пропорционально величине F (<о) (см. разд. 14.6):
F(",)= [ехр (10.104)
Как мы увидим далее, вероятность излучения фонона пропорциональна
Предыдущая << 1 .. 134 135 136 137 138 139 < 140 > 141 142 143 144 145 146 .. 219 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed