Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
175. Polarons and Exc і tons. New York, 1963.
176. Пекар (I. И., Исследования no электронной теории кристаллов, М. — Л., 1951.
177. FrohlichH,, в книге Polarons and Kxcitnns, New York, 1963 р. 1.
Гл. G. Поглощение вб.іи.іи края фуIidtiментальной полосы 277
178. Larsen D. M., Pliys. Rev., 135, Л419 (1964).
179. LarsefI D. M.. Johnson Е. J., Journ. phys., Soc. Japan, 21 (Suppl.). 443 (l'|66).
180. Larscn P. M.. Phys. Rcv.. 144. 697 (1966).
181. Iohtisiin E. J.. L а г я e л D. M.. Pbys. Rev. Lett.., 16, 655 (1966).
182. Dickcy p. II.. Johnson E1. J., L а г s e к P. M., Bull. Am. Soc., 11, 828 (19()()).
1S3. Socaphin В. 0.. II e s s П. It,. Boltb N.. Іощії. Appl. Phys.. 36, 2242 (1965).
184. Seropbin B. 0.. Bottka N.. Plivs. Rev. Lett., 15, 104 (1965).
185. Seraphin B. ()., Proc- Phvs. Soc., 87, 239 (1966).
186. Shakleo K. L.. Pollak F. H., C a r d о „ a W., Phys. Rev. Lett., 1.}, 883 (1965).
187. Feinleib .1.. Phys. Uov. Lett., 16. 1200 (1966).
188. Groves S. H.. Pigeon С. K., Feinleib .1.. Pbys- Rev. Lett., 17, 643 (1966).
189. E ogeler W. E.. FriUsche H.. Uarfinkcl M. T і с mann I. J., Phys. Rev. Lntt., 14, 1069 (1965).
190. GarfinkeI M., Tiem к nn J. I., EngoLer W. E., Phys-Rev.. 148, 695 (1!|66).
IOf, Engoler W. E., Garfiokel M., Tiemann J. J.. Phys. Rov. Lett.. 16, 230 (1966).
192. Goboli G. W.. K a n о. E. 0., Phys. Rev. I.eU... 15, 142 (1965).
193. Mavro'des I. G.. Dresselhaus M. S., Aggarwal R. L.. Oressollians C. F., Journ. Phys. Soc. .Iap:in, 21 (Suppl.), 18't (1966).
194. Aggjwal В. L.. Rubin L., Lax B., Phys. Rov. Lett., 17 8 (1966).
195. Batz B.. Solid SLnte Common.. 4. 241 (1966).
lttfi. Berglund C. N., .1 опт. Appl- Phys.. 37, 301!| (1966). 197. RalsIev I., Phys. Rev., 143, 636 (1966).
108. Skarm:, R. R., Rodriguez S.. Pbys. Rev., 153, 823 (1967). 199; Gershenzon M-, л i(niirc Semiconductors and Semimotiils1 vol. '2,
Pds. R- K. Willardsoїї, A. C. Beer, New York-Loudon, p. 289. 20((. К e у e s, n UtEitre Semiconductors and SemimetaLs1 vol. 4, eds. R. K. Wil-Iardsoo1 A. C. Beer. New York — London, 1967.экситоны
Дж. Фил.шпс *>
§ 1. РЕЗОНАИСЫ В СОБСТВЕННОМ ОПТИЧЕСКОМ СПЕКТРЕ
В течение многих лет внимание ученых, работающих в области физики твердого тела, было сфокусировано на оптических свойствах диэлектриком вблизи края собственного поглощения fto) = Eli и ниже его. О поглощении в металлах или диэлектриках при энергиях кванта, лежащих значительно ныще края собственного поглощения, имелось мало экспериментальных (и очень мало теоретических) данных. Что касается эксперимента, то это можно объяснить тем, что отражение, которое приходится измерять при коэффициенте поглощения порядка 10& СЛГ1 и более, Измерят!, гораздо труднее, чем пропускание. Теоретические проблемы, которые возникли при исследовании онтичесішх спектров в области высоких энергий, также оказались более трудними. Если исходить из одноэлектронпых энергетических уровней, то число возможны^ структурных элементов спектра возрастает как (Е — Bg)1'*, а это означает, 1Ito для интерпретации спектра при высоких энергиях необходимо значительно более детальное понимание электронной структуры. В работе Бассани (см. книгу [lj, стр. 33) говорится о большом успехе методов псевдопотенциала при интерпретации спектров отражения примерно 25 соединений со структурой алмаза и цинковой обманки. Почти все детали спектров этих веществ оказалось возможным объяснить на основе одпоэлектронной модели, в которой рассматриваются прямые переходы.
Почему же одноалектронная модрл ь дает такие хорошие результаты при исследовании спектров полупроводников? Полупроводниковые кристаллы обладают большой статической диэлектрической проницаемостью
4°. (!)
где eI>2 (q, со) — действительная или мнимая часті, компоненты Фурье диэлектрической функции отрлика. !Поскольку нас обычно интересует свет с длиной волны, намного большей постоянной решетки (9-1 ~ a > й), мы часто будем пользоваться обозпаче-
*) J. С. Phillips, University о[ Chicago, Chicago Illinois. USA.Гл. 7. Экситоны.
279
ниєм г (to) = є (0, (о).] В силу неравенства (1) взаимодействие между электроном и дыркой сильно ослабляется. В следующем параграфе ми увидим, что экранирование значительно уменьшает силу осциллятора, связанную с образованием резонансных пар электрон — дырка. Поэтому экситонные эффекты в полупроводниках оказываются слабыми.
Изучая спектр собственного поглощения, моншо определиті, среднюю ширину запрещенной зоны (Eg) (не следует путаті, (Eg) с минимальным значением ширины запрещенной зоны Eg^1 для германия Eg = 0.8 эв, тогда как (Eg) эв). Между
(Eg) и C1(O) существует приближенное соотношение
/ Ъй>в \ 2
?<<°> = 1 + Ыг) . (2)
Для веществ с большой запрещенной зоной, тацих, как, например, щел оч но і "а .[О ид ные кристаллы, величина P1 (0) та 4 — 5, длн твердых инертных газов величина є, (0) немпого больше 2. В таких кристаллах экситоппые резонансы по своей силе сравнимы со структурой, соответствующей межзонным переходам.