Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Уиллардон Р. -> "Оптические свойства полупроводников" -> 84

Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.

Уиллардон Р. Оптические свойства полупроводников — Мир, 1970. — 488 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskiesvoystvapoluprovodnikov1970.djvu
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 165 >> Следующая


а. Изменения зонной структуры

Изменения зонной структуры, возникающие при легировании, представляют главный интерес при изучении фундаментального поглощения в сильно легированных материалах. Теоретически довольно ясно, что примесные уровни должны сдвигаться и ущи-

1) F (?) = я/2 — aresin (2/аг — 1) — (2/х*) (2 — х) (х — 1)'/г. Гл. '<?. Поглощение вблизи края фундамеїітальной полосы 265

ряться вследствие сильного электронно-примесного и электронно-электроиного взаимодействия. Эти эффекты должны проявляться в изменении ширины запрещенной зоны и в изменении плотности состояний. Но какой конкретный вид должны иметь Эти изменения, не ясно. Влияние высокой концентрации примесей на энергетические зоны теоретически изучалось в ряде работ [154—162]. Этому вопросу посвящена обзорная статья Бопч-Бруевича [163]. Парментер 1156] учел влияние примесного рассеяния. Он установил, что при сравнительно низких концентрациях примеси ширина запрещенной зоны уменьшается подобно тому, как это происходит из-за колебаний решетки. При более высоких концентрациях примесей, кроме состояний, даваемых обычной корневой зависимостью, появляется «хвост» состояний, простирающийся в область низких энергий. Другие авторы приняли в расчет также электронно-электронные взаимодействия. Вольф [160, 161] пришел к выводу, что состояния вблизи края зоны смещаются, так что ширина запрещенной зоны уменьшается с увеличением концентрации, но его расчет не приводил к появлению «хвоста» состояний. Бопч-Бруевич [162] получил, что плотность состояний конечна повсюду в запрещенной зоне, но полное число состояний в «хвосте» мало по сравнению с полным числом занятых состояний. Кейн [157— 159], пользуясь приближением Томаса — Ферми, установил, что плотность состояний в «хвосте» по мере удаления от экстремумов стре.мится к гауссову распределению.

Эксперимент показывает, что крутой спад кривой поглощения вблизи края является, по-видимому, экспоненциальным [56, 57, 105, 164] (см.; например, фиг. 7). Эти результаты подтверждают экспоненциальный (или гауссов) характер «хвоста». Джонсон и Фэп установили, что максимумы поглощения арсенида индия, возникающие при межзонном магнетооптическом эффекте, сдвигаются с ростом концентрации примесей в образце. Это мо?кно интерпретировать как следствие общего сдвига состояний зоны проводимости, лежащих непосредственно выше уровня Ферми.

б. Оптический мат.ричный элемент

Какую роль играет энергетическая зависимость оптического матричного элемента в спектральном ходе кривой поглощения в области «хвоста», не ясно. По-видимому, такой матричный элемент не зависит от If.

в. Поглощение, связанное с переходами примесный уровень — зона

О примесном поглощении вблизи края говорилось в § 6. Примесное поглощение легко отделить от поглощения, связанного с межзонными переходами, в том случае, когда примесные уровни 266

' Е. Джонсон

узкие. При повышении же концентрации, когда примесные уровни расширяются, эти два вида поглощения трудно разделить. Морган [165) теоретически изучал вопрос об уширении примесных уровней, обусловленном флуктуациями локального потенциала при случайном распределении примесных ионов. Он установил, что полоса примесных уровней имеет приблизительно гауссову форму. Морган применил эти результаты при анализе эмиссионных полос в арсениде галлия. Такой метод пригоден также для анализа поглощения в арсениде галлия [165].

г. Поглощение, связанное с переходами примесь — примесь

В спектре фотолюминесценции фосфида галлия были обнаружены острые линии [166], которые были приписаны рекомбинации через донорно-акцепторную пару [123]. При сильном легировании лииии отдельных атомов неразрешимы, и поглощение света в такой системе следует рассматривать исходя из представлений о примесной зоне.

При низких уровнях легирования в спектре поглощения арсе-нида галлия наблюдается ступепька вблизи 1,5 эв. При более высоких значениях концентрации примесей ступепька оказывается ниже разрешения. Луковский ]167] обнаружил, что при изменении степени компенсации также происходит сдвиг кривой поглощения и изменение ее наклона. Он связал край поглощения с переходами в паре цинк — теллур [168]. Сдвиг кривой поглощения обусловлен прохождением уровня Ферми через примесные уровни при изменении степени компенсации. Луковскому удалось удовлетворительно объяснить результаты эксперимента в предположении о гауссовом распределении примесных уровней [169—171], выдвинутом Каллауэем [84].

д. Внутренние деформации

Внутренние деформации, возникающие из-за неоднородности образца, могут по-разному сдвигать край поглощения в различных участках образца.

е. Экситонные эффекты

Экситонные эффекты не должны играть существенной роли в сильно легированном материале вследствие экранирования.

§ 12. НЕКОТОРЫЕ ДОБАВЛЕНИЯ

Край фундаментального поглощения был предметом ряда наиболее ранних исследований в области оптических свойств полупроводников. После появления одной из первых работ Беккера Гл. (і. Поглощение вб.ш.іи кр</м фундаментальной полосы 267
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 165 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed