Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 54 стр.

Глава 4. Источники оптического излучения

4.1. Оптические переходы
    В твердых телах переходы электронов между состояниями возможны либо
с испусканием, либо с поглощением квантов света. В зависимости от начального
и конечного состояния различают четыре типа переходов: A – межзонные
переходы, то есть переходы электронов между состояниями, расположенными
в зоне проводимости и запрещенной зоне; B – внутризонные переходы, то
есть переходы электронов между состояниями, расположенными только
в зоне проводимости или только в запрещенной зоне; C – переходы между
примесными состояниями, энергетические уровни которых расположены
в запрещенной зоне; Dn – переходы между примесными состояниями и
состояниями для электронов в зоне проводимости или дырок в валентной зоне.
Для оптоэлектронных устройств наиболее важными являются оптические
переходы типа A и типа D.
    Межзонные переходы типа A обуславливают наиболее сильное поглощение
или испускание света, с энергией, близкой к ширине запрещенной зоны: hí > Eg.
Эти оптические переходы также называют фундаментальными.
    Ширина запрещенной зоны полупроводниковых соединений зависит от
вида элементов, входящих в его состав. Чем меньше длина химической связи в
элементарной ячейке, тем, как правило, больше ширина запрещенной зоны. На
рисунке 4.1 показана для различных полупроводниковых соединений (нитридов,
фосфидов, арсенидов и селенидов) зависимость ширины запрещенной зоны от
длины химической связи.
                  Eg, эВ
                  7
                                        Прямозонные полупроводники
                              AlN       Непрямозонные полупроводники
                  6

                  5
                                                             MgS
                  4                                             MgSe
                      Ультрафиолето-            ZnS
                       вый диапазон
                  3              GaN
                                                  AlP         ZnSe
                                                 GaP         AlAs
                  2              SiC    InN
                      Инфракрасный                    GaAs         CdSe
                        диапазон
                  1                                             InP

                     dсапфира dSiC-6H                   dGaAs
                  0
                   1,6       1,8      2,0    2,2      2,4           2,6
                                 Длина химической связи, А
Рис. 4.1. Зависимость ширины запрещенной зоны для различных полупроводниковых
соединений (нитридов, фосфидов, арсенидов и селенидов) от длины химической


                                         54