Физика твердого тела. Полупроводники, диэлектрики, магнетики. Морозов А.И. - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

29
3. Оптика полупроводников
3.1. Механизмы поглощения
Рассмотрим сначала возможность двухчастичного процесса,
в котором квант света - фотон поглощается электроном. Такой
процесс невозможен в случае свободных электронов (или любых
других свободных заряженных частиц), так как он противоречит
законам сохранения энергии и импульса. Действительно, пусть в
процессе выполняется закон сохранения энергии, и энергия
электрона
возросла в результате поглощения на энергию фотона.
При этом его импульс должен возрасти на величину
v
ω
h
, где v-
характерная скорость электрона. Но фотон обладая импульсом
c
ω
h
, где c -скорость света. Поскольку v<<c (для энергии
атомного масштаба скорость электрона
cv
2
10
~
−
), то закон
сохранения импульса удовлетворить невозможно
Основываясь на таком простом рассмотрении, можно
сформулировать условие, при котором возможен двухчастичный
процесс поглощения (и обратный ему процесс испускания):
начальное заполненное и конечно пустое состояния электрона
должны соответствовать практически одному и тому же
значению волнового вектора (импульса), то есть принадлежать
разным электронным зонам. Такие
переходы называют прямыми
или вертикальными.
Рассмотрим, что же будет происходить при облучении
бездефектного полупроводника с температурой
g
ET <<
электромагнитной волной с частотой
ω
(потоком фотонов). Если
энергия кванта
g
E<
ω
h
, то поглощение отсутствует. Значение
h
g
E
c
=
ω
является в случае полупроводника с прямой щелью
красной границей внутреннего фотоэффекта и называется краем
собственного поглощения. При
ω
ω
=
с
электрон может перейти
из состояния, лежащего вблизи максимума валентной зоны, в
состояние, расположенное вблизи минимума зоны проводимости. 
                              29

                  3. Оптика полупроводников

    3.1. Механизмы поглощения

     Рассмотрим сначала возможность двухчастичного процесса,
в котором квант света - фотон поглощается электроном. Такой
процесс невозможен в случае свободных электронов (или любых
других свободных заряженных частиц), так как он противоречит
законам сохранения энергии и импульса. Действительно, пусть в
процессе выполняется закон сохранения энергии, и энергия
электрона возросла в результате поглощения на энергию фотона.
При этом его импульс должен возрасти на величину hω v , где v-
характерная скорость электрона. Но фотон обладая импульсом
hω , где c -скорость света. Поскольку v<

Страницы