ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
óâå ëè ÷è âà þò ñÿ ñ ðî ñ òîì
h n
. Â ñëå äó þ ùåé îá ëà ñ òè
E E h E
g v g
+ < n <2
äûð êè íà ÷è íà þò ðàâ íî ìåð íî çà ïîë íÿòü
âñþ øè ðè íó âà ëåí ò íîé çîíû, ïðè ýòîì ñðåä íÿÿ ýíåð ãèÿ äûð êè
ñòà íî âèò ñÿ ïî ñòî ÿí íîé. Ýëåê ò ðî íû â ýòîì ñëó ÷àå óæå íå ìî -
ãóò ïî ïà äàòü íà äíî çîíû ïðî âî äè ìî ñòè, à èõ ñðåä íÿÿ ýíåð ãèÿ
âîç ðà ñ òà åò áû ñò ðåå ñ ðî ñ òîì
hn
, ÷åì â ïðå äû äó ùåé îá ëà ñ òè.
Åñëè
hn
ïðå âû øà åò
2E
g
, ÷àñòü ýëåê ò ðî íîâ ïðè îá ðå òà þò
ýíåð ãèþ âûøå ïî ðî ãà íå óï ðó ãî ãî ðàñ ñå ÿ íèÿ
2E
g
. Òà êèå ýëåê ò -
ðî íû ìî ãóò ïî òå ðÿòü ýíåð ãèþ, èñ ïó ñòèâ äî ïîë íè òå ëü íûå ÝÂ.
Òà êèì îá ðà çîì, íà äíå çîíû ïðî âî äè ìî ñòè è íà ïî òîë êå âà -
ëåí ò íîé çîíû îá ðà çó þò ñÿ âòî ðè÷ íûå ÷à ñ òè öû. ×èñ ëî òà êèõ
âòî ðè÷ íûõ ÷à ñ òèö âîç ðà ñ òà åò ñ ðî ñ òîì ýíåð ãèè ôî òî íà îò
2E
g
äî
2E E
g v
+
è äî ñòè ãà åò äâóõ Ý íà îäèí ôî òîí. Ñðåä íåå ÷èñ -
ëî ÝÂ íà îäèí ôî òîí
n h( )n
èçîá ðà æå íî íà ðèñ. 32â. Â ýòîé îá -
ëà ñ òè ñðåä íèå ýíåð ãèè ýëåê ò ðî íîâ è äû ðîê óìå íü øà þò ñÿ áëà -
ãî äà ðÿ íèç êèì ýíåð ãè ÿì âòî ðè÷ íûõ ÝÂ.
 ïðå äû äó ùåì ïà ðàã ðà ôå áûëî ïî êà çà íî, ÷òî âîç ðà ñ òà -
íèå ñðåä íèõ ýíåð ãèé ÷à ñ òèö ïðè âî äèò ê ðî ñ òó ñðåä íèõ ðàñ ñòî -
ÿ íèé ìåæ äó íèìè è, ñëå äî âà òå ëü íî, óìå íü øå íèþ êâàí òî âî ãî
âû õî äà ýê ñè òîí íî ãî êà íà ëà
h n
ex
h( )
. Êðî ìå òîãî, ýòîò êâàí òî -
âûé âû õîä ïðî ïîð öè î íà ëåí ñðåä íå ìó ÷èñ ëó ÝÂ. Ðå çó ëü òàò
âîç äåé ñò âèÿ ýòèõ äâóõ ôàê òî ðîâ ñõå ìà òè÷ íî èçîá ðà æåí íà
ðèñ. 32ä. Ïóí ê òèð íîé ëè íèåé èçîá ðà æåí êâàí òî âûé âû õîä
ðå êîì áè íà öè îí íî ãî êà íà ëà
h n
rec
h( )
. Ñóì ìà êâàí òî âûõ âû õî -
äîâ ýòèõ êà íà ëîâ ðàâ íà ñðåä íå ìó ÷èñ ëó âîç áóæ äå íèé:
h + h
ex rec
n=
.
Ïðî öåññ ðàç ìíî æå íèÿ ÝÂ ìî æåò áûòü íå ýô ôåê òèâ íûì,
åñëè âå ðî ÿò íîñòü îñòû âà íèÿ Ý çà ñ÷åò èñ ïó ñêà íèÿ îï òè ÷å -
ñêèõ ôî íî íîâ áî ëü øå âå ðî ÿò íî ñòè íå óï ðó ãî ãî ýëåê ò ðîí-ýëåê -
ò ðîí íî ãî ðàñ ñå ÿ íèÿ. Ïðè ýòîì ýëåê ò ðî íû, òå ðÿÿ ýíåð ãèþ, ïå -
ðå õî äÿò â îá ëàñòü íèæå ïî ðî ãà áåç ñî çäà íèÿ íî âûõ ÝÂ. Ýòà
êîí êó ðåí öèÿ êà íà ëîâ ðå ëàê ñà öèè ìî æåò ñäâè íóòü ïðî ÿâ ëå íèå
ïî ðî ãà «ôî òî ííî ãî óì íî æå íèÿ» â îá ëàñòü áî ëåå âû ñî êèõ
ýíåð ãèé è äå ëà åò êâàí òî âûé âû õîä áî ëåå ïëàâ íûì.
 îá ëà ñ òè
h E
g
n > 3
íå êî òî ðûå âòî ðè÷ íûå ýëåê ò ðî íû ìî -
ãóò èìåòü ýíåð ãèþ âûøå ïî ðî ãà, ïðè ýòîì ñòà íî âèò ñÿ ðàç ðå -
øåí íîé ñëå äó þ ùàÿ ñòà äèÿ ðàç ìíî æå íèÿ ÝÂ. Âîç ðà ñ òà íèå
÷èñ ëà Ý íà ýòîé ñòà äèè äîë æíî ïðî èñ õî äèòü áî ëåå ïëàâ íî,
÷åì íà ïðå äû äó ùèõ ñòà äè ÿõ. Òà êèì îá ðà çîì, êâàí òî âûé âû -
õîä ñòà íî âèò ñÿ ëè íåé íîé ôóí ê öèåé â îá ëà ñ òè ýíåð ãèé
( )4 5¸ E
g
.
144
óâå ëè ÷è âà þò ñÿ ñ ðî ñ òîì hn.  ñëå äó þ ùåé îá ëà ñ òè
E g + Ev < hn < 2E g äûðêè íà÷èíàþò ðàâíîìåðíî çàïîëíÿòü
âñþ øèðèíó âàëåíòíîé çîíû, ïðè ýòîì ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ äûðêè
ñòàíîâèòñÿ ïîñòîÿííîé. Ýëåêòðîíû â ýòîì ñëó÷àå óæå íå ìî-
ãóò ïîïàäàòü íà äíî çîíû ïðîâîäèìîñòè, à èõ ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ
âîçðàñòàåò áûñòðåå ñ ðîñòîì hn, ÷åì â ïðåäûäóùåé îáëàñòè.
Åñëè hn ïðåâûøàåò 2E g , ÷àñòü ýëåêòðîíîâ ïðèîáðåòàþò
ýíåðãèþ âûøå ïîðîãà íåóïðóãîãî ðàññåÿíèÿ 2E g . Òàêèå ýëåêò-
ðîíû ìîãóò ïîòåðÿòü ýíåðãèþ, èñïóñòèâ äîïîëíèòåëüíûå ÝÂ.
Òàêèì îáðàçîì, íà äíå çîíû ïðîâîäèìîñòè è íà ïîòîëêå âà-
ëåíòíîé çîíû îáðàçóþòñÿ âòîðè÷íûå ÷àñòèöû. ×èñëî òàêèõ
âòîðè÷íûõ ÷àñòèö âîçðàñòàåò ñ ðîñòîì ýíåðãèè ôîòîíà îò 2E g
äî 2E g + Ev è äîñòèãàåò äâóõ Ý íà îäèí ôîòîí. Ñðåäíåå ÷èñ-
ëî ÝÂ íà îäèí ôîòîí n (hn) èçîáðàæåíî íà ðèñ. 32â. Â ýòîé îá-
ëàñòè ñðåäíèå ýíåðãèè ýëåêòðîíîâ è äûðîê óìåíüøàþòñÿ áëà-
ãîäàðÿ íèçêèì ýíåðãèÿì âòîðè÷íûõ ÝÂ.
 ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âîçðàñòà-
íèå ñðåäíèõ ýíåðãèé ÷àñòèö ïðèâîäèò ê ðîñòó ñðåäíèõ ðàññòî-
ÿíèé ìåæäó íèìè è, ñëåäîâàòåëüíî, óìåíüøåíèþ êâàíòîâîãî
âûõîäà ýêñèòîííîãî êàíàëà h ex (hn). Êðîìå òîãî, ýòîò êâàíòî-
âûé âûõîä ïðîïîðöèîíàëåí ñðåäíåìó ÷èñëó ÝÂ. Ðåçóëüòàò
âîçäåéñòâèÿ ýòèõ äâóõ ôàêòîðîâ ñõåìàòè÷íî èçîáðàæåí íà
ðèñ. 32ä. Ïóíêòèðíîé ëèíèåé èçîáðàæåí êâàíòîâûé âûõîä
ðåêîìáèíàöèîííîãî êàíàëà hrec (hn). Ñóììà êâàíòîâûõ âûõî-
äîâ ýòèõ êàíàëîâ ðàâíà ñðåäíåìó ÷èñëó âîçáóæäåíèé:
h ex + hrec = n .
Ïðîöåññ ðàçìíîæåíèÿ ÝÂ ìîæåò áûòü íåýôôåêòèâíûì,
åñëè âåðîÿòíîñòü îñòûâàíèÿ Ý çà ñ÷åò èñïóñêàíèÿ îïòè÷å-
ñêèõ ôîíîíîâ áîëüøå âåðîÿòíîñòè íåóïðóãîãî ýëåêòðîí-ýëåê-
òðîííîãî ðàññåÿíèÿ. Ïðè ýòîì ýëåêòðîíû, òåðÿÿ ýíåðãèþ, ïå-
ðåõîäÿò â îáëàñòü íèæå ïîðîãà áåç ñîçäàíèÿ íîâûõ ÝÂ. Ýòà
êîíêóðåíöèÿ êàíàëîâ ðåëàêñàöèè ìîæåò ñäâèíóòü ïðîÿâëåíèå
ïîðîãà «ôîòîííîãî óìíîæåíèÿ» â îáëàñòü áîëåå âûñîêèõ
ýíåðãèé è äåëàåò êâàíòîâûé âûõîä áîëåå ïëàâíûì.
 îáëàñòè hn > 3E g íåêîòîðûå âòîðè÷íûå ýëåêòðîíû ìî-
ãóò èìåòü ýíåðãèþ âûøå ïîðîãà, ïðè ýòîì ñòàíîâèòñÿ ðàçðå-
øåííîé ñëåäóþùàÿ ñòàäèÿ ðàçìíîæåíèÿ ÝÂ. Âîçðàñòàíèå
÷èñëà Ý íà ýòîé ñòàäèè äîëæíî ïðîèñõîäèòü áîëåå ïëàâíî,
÷åì íà ïðåäûäóùèõ ñòàäèÿõ. Òàêèì îáðàçîì, êâàíòîâûé âû-
õîä ñòàíîâèòñÿ ëèíåéíîé ôóíêöèåé â îáëàñòè ýíåðãèé
(4 ¸ 5) E g .
144
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- …
- следующая ›
- последняя »
