Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 55 стр.

связи [9]

    В зависимости от типа кристаллической структуры и характера химических
связей в полупроводниках реализуется либо та, либо иная форма зависимости
энергии электронов Е от волнового вектора k. Все полупроводниковые
соединения можно подразделить на два типа этой зависимости — прямозонные
и непрямозонные. В прямозонных полупроводниках энергетический минимум
зоны проводимости находится при k = 0, также как и соответствующий
минимум валентной зоны. В непрямозонных полупроводниках энергетический
минимум зоны проводимости находится при k, отличном от нуля.
    К полупроводникам с прямозонной энергетической структурой относятся
GaAs, GaP, GaN, InGaAsP. К полупроводникам с непрямозонной энергетической
структурой относятся Ge и Si.
    При переходах электронов между состояниями должны соблюдаться
законы сохранения энергии и квазиимпульса.
    Расчет значения квазиимпульса фотона показывает, что его величина на
несколько порядков меньше, чем квазиимпульс электрона. Отсюда следует,
что при межзонных переходах в непрямозонных полупроводниках необходимо
участие третьей частицы с малой энергией, но большим квазиимпульсом.
Такой частицей в твердых телах является акустический фонон. Поскольку
вероятность излучательных переходов с участием трех частиц ниже, чем
двух, то, следовательно, в непрямозонных полупроводниках вероятность
излучательной рекомбинации будет всегда меньше, чем в прямозонных.
    Таким образом, для оптоэлектронных устройств предпочтительнее ис-
пользовать полупроводниковые соединения с прямозонной энергетической
структурой, спектральный диапазон которых лежит в области фундаменталь-
ного поглощения. [2, 8, 19, 49, 66]

4.2. Излучательная рекомбинация
    Физической основой излучения света (электромагнитного излучения)
в твердых телах является рекомбинация неравновесных носителей. Процесс
введения в какую-либо область твердого тела неравновесных носителей на-
зывают инжекцией. При анализе рекомбинации обычно имеют в виду, что при
инжекции меняется концентрация неосновных носителей, в то время как кон-
центрация основных носителей сохраняется. Это условие называют условием
низкого уровня инжекции.
    После снятия возмущения (прекращения инжекции) концентрация не-
равновесных носителей убывает во времени по экспоненциальному закону
вследствие рекомбинации.
    Поскольку от плоскости инжекции неравновесные носители распростра-
няются на расстояние, равное диффузионной длине, то и излучательная ре-
комбинация, то есть генерация квантов света, будет происходить только в этой

                                       55