Полупроводниковые инжекционные лазеры. Иванов Н.А. - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГУ | Иркутск

Составители: 

Рубрика: 

7
Рис.3.
Напомним, что значение волнового вектора, в соответствии с теорией волн де-Бройля,
однозначно определяет импульс электрона. Верхняя ветвь отражает зависимость энергии
электрона от импульса в зоне проводимости, нижняя - в валентной зоне. Интервал между
максимумом энергии валентной зоны и минимумом зоны проводимости представляет собой
запрещенную зону. При рекомбинации происходит переход электрона из нижнего состояния
зоны проводимости (точка А) в наиболее высокое состояние валентной зоны (точка В). При
переходе выполняются законы сохранения энергии и импульса. В первом случае (рис. За),
импульс электрона в начальном и конечном состояниях практически один и тот же. Согласно
закону сохранения энергии имеем:
Импульс фотона пренебрежимо мал по сравнению с импульсом электрона. В этом
взаимодействии им можно пренебречь. Следовательно, импульс электрона в начальном и
конечном состояниях один и тот же, что соответствует закону сохранения импульса.
В непрямозонных полупроводниковых материалах, структура зон которых
отображена на рис. Зb, рекомбинационный переход сопровождается существенным
изменением импульса электрона (непрямой переход). Это изменение не может быть
скомпенсировано импульсом, возникающего фотона. Поэтому для осуществления таких
переходов необходимо участие третьей частицы. Такой третьей частицей, которая участвует
во взаимодействии, является фонон (квант упругих колебаний решетки). Законы сохранения
для этого случая запишутся в форме:
для энергии,
для импульса.
Энергия фонона
E
∆
<<
Ω
h
, поэтому энергия возникающего кванта света Eh
∆
≈
.
В то же время 0≈
→
фотона
kh , поэтому избыточный импульс электрона целиком передается
фонону. Поскольку непрямые переходы происходят при одновременном участии трех
)12(
ν
hE
=
∆
Eh
фон
∆=Ω± h
ν
)13(
.
.
. фотон
фонон
электр
kkk
→→
+±=∆
hhh
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                                                           Рис.3.

          Напомним, что значение волнового вектора, в соответствии с теорией волн де-Бройля,
          однозначно определяет импульс электрона. Верхняя ветвь отражает зависимость энергии
          электрона от импульса в зоне проводимости, нижняя - в валентной зоне. Интервал между
          максимумом энергии валентной зоны и минимумом зоны проводимости представляет собой
          запрещенную зону. При рекомбинации происходит переход электрона из нижнего состояния
          зоны проводимости (точка А) в наиболее высокое состояние валентной зоны (точка В). При
          переходе выполняются законы сохранения энергии и импульса. В первом случае (рис. За),
          импульс электрона в начальном и конечном состояниях практически один и тот же. Согласно
          закону сохранения энергии имеем:

                                        ∆E = hν                               (12)
          Импульс фотона пренебрежимо мал по сравнению с импульсом электрона. В этом
          взаимодействии им можно пренебречь. Следовательно, импульс электрона в начальном и
          конечном состояниях один и тот же, что соответствует закону сохранения импульса.
                В непрямозонных полупроводниковых материалах, структура зон которых
          отображена на рис. Зb, рекомбинационный переход сопровождается существенным
          изменением импульса электрона (непрямой переход). Это изменение не может быть
          скомпенсировано импульсом, возникающего фотона. Поэтому для осуществления таких
          переходов необходимо участие третьей частицы. Такой третьей частицей, которая участвует
          во взаимодействии, является фонон (квант упругих колебаний решетки). Законы сохранения
          для этого случая запишутся в форме:
                                           hν ± hΩ фон = ∆E
          для энергии,
                                    →                           →
                                 ∆h k электр. = ± hk фонон. + h k фотон.           (13)
          для импульса.
                Энергия фонона hΩ << ∆E , поэтому энергия возникающего кванта света       hν ≈ ∆E .
                           →
          В то же время h k фотона ≈ 0 , поэтому избыточный импульс электрона целиком передается
          фонону. Поскольку непрямые переходы происходят при одновременном участии трех
                                                                                                  7

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Страницы