Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
' Е. Джонсон
ниє представляется чересчур высоким, в особенности потому, что более сильно связанной дырке соответствуют большие значения энергии ионизации Ea .
Энергия диссоциации Ed должна быть большой, если экситонный комплекс образован на ионизованном акцепторе. Для такого комплекса Ed ~ Ea. В этом случае максимум у можно было бы связать с акцептором, имеющим уровень 0,034 эв. Возможен также комплекс, в котором дырка, принадлежащая экситону, принадлежала бы одновременно возбужденному связанному состоянию акцептора, так что энергия диссоциации экситона Ed была бы
меньше, чем в случае, когда дырка принадлежит основному состоянию акцептора. В модели экситона, связанного с заряженным центром, возникают трудности, когда сродство к электрону оказывается равным нулю. Это относится к случаю, когда дырка связана в основном состоянии; тогда при те/т^ < 1,4 электрон не может быть связан в комплекс (если предполагать простую зонную структуру). В случае же вырожденной валентной зоны и связи в возбужденном примесном состоянии картина не ясна.
I
?310 2J3tt
Энергия дютона, эВ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ФОСФИДА ГАЛЛИЯ
2,309 ?310 2?t1 2,312
В фосфиде галлия фундаментальное поглощение начинается с непрямых перс-ходов и обычные экситонные состояния проявляются как ступени на Кривой поглощения. Гросс и др. [70І обнаружили максимумы поглощения при несколько меньших энергиях фотона. Гершепзон и др. [71) нашли корреляцию интенсивности и положения максимумов со степенью легирования образца и связали максимумы поглощения с образованием экси-
Ф и г. 47. Расщепление экситонно-цри-месного ника в фосфиде галлия при 1,6° K1 обусловленное наличием примеси серы (иэ работы Гершензона и др. [71 ]).
ПоказаUo изменение характера кривой при изменении магнитного поля (сплошная кривая соответствует пклю H = O, пунктирная — полю Л і= 31,0 its). Компонента В едвигает--ся и с ростом поля становится сильно по-ляризованяой. Гл. '<?. Поглощение вблизи края фундамеїітальной полосы 257
тонно-нримесных комплексов. Энергетические состояния комплексов дискретны, и они должны проявляться как максимумы на кривой поглощения в противоположность непрямым переходам с образованием обычных экситонов, Для рождения комплекса не требуется участия фонона, который необходим для передачи импульса кристаллу при рождении обычного экситона. Кривая поглощения с рождением экситонного комплекса на нейтральном атоме серы представлена на фиг. 47. На кривой имеется один максимум. Переходы, связанные с этим максимумом, происходят без участия фононов *). С испусканием одного или нескольких фононов связаны более слабые спутники, которые не показаны на фиг. 47- Энергия диссоциации комплекса равна 24 мэв. Энергия ионизации донора серы равна 0,14 эв, так что их отношение составляет величину, равную 0,17, которая укладывается в теоретический интервал от 0,055 до 0,33 для таких комплексов. В работе [7U наблюдалось также расщепление линии поглощения вследствие деформации в образце. Полнее экситонно-примесные комплексы и их роль в люминесценции рассматриваются в работе Томаса и др. [125] и в работе [198].
При температуре 1,0° К вблизи энергии фотона 2,32 эв наблюдаются две дополнительные линии поглощения. Эти линии обязаны своим происXодадением, по-видимому, тому же примесному центру, и их можно связать с переходом в более высоко лежащий минимум аоны проводимости при k =^ 0 с образованием экситон-ного комплекса на ионизованном доноре, энергия связи которого равна ~0,4 эв.
Экспериментальные данные, свидетельствующие об образовании комплексов с участием допорпо-акцепторных пар, в фосфиде галлия были получены главным образом из спектров люминесценции. Полный анализ таких данных имеется в обзоре Гершензо-на [1991.
§ 10. ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ПРИСУТСТВИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
І. ТЕОРИЯ
Влияние внешнего однородного электрического поля теоретически изучали Франц 1126!, Келдыш [127] и ряд других авторов [128—130]. Вопрос о влиянии скрещенных электрического и магнитного полей рассматривается в обзорной статье Лэкса и Маврой-деса [13]. Здесь мы будем считать, что магнитное поле отсутствует. Потенциальная энергия электронно-дырочной пары, учитывающая
') В статье [711 авторы полагали, что интенсивный максимум поглощения связан с переходом, в котором при пи мает участие фотон TAz, но теперь онн считают, что этот одроход бесфононяый.
17—1289 258
Е. Джонсон
взаимодействие с однородным электрическим полем F1 такова:
B' = eF( ге-г,)-^^. (219)
Поскольку взаимодействие зависит только от относительного расстояния, решения уравнения Шредингера будут иметь следующий общий вид;
1|>л = eiKml% (г) (220)
и для оптических переходов в отсутствие рассеяния будет иметь место правило отбора Km = 0, В последующем анализе мы ограничимся лишь простыми зонами с квадратичным законом дисперсии и перейдем к системе центра масс, Кроме того, мы пренебрежем кулоновским взаимодействием электрона и дырки, В этом случае волновое уравнение в приближении эффективной массы имеет вид
