Поглощение света в полупроводниках

Заключение

И в заключение хотелось бы вкратце рассказать про другие виды поглощения.

Поглощение света решеткой
Поглощение света решеткой происходит в результате взаимодействия электромагнитного поля световой волны с движущимися зарядами узлов решетки.

1. 
   Колебания решетки приводят к поглощению света в соответствии с правилами отбора: , .
   
2. 
   Из правил отбора следует, что свет поглощается только оптическими колебаниями решетки, при этом .
   

Свет поглощается поперечными оптическими колебаниями решетки. Колебания решетки проявляются в спектре отражения в виде «остаточных» лучей.
Поглощение света электронами в локализованных состояниях
Электрон или дырка, находясь в локализованном состоянии, может поглотить фотон, перейдя при этом в другое локализованное состояние или в свободное состояние. Полосы поглощения света при переходах носителей заряда с дискретных уровней лежат за границей собственного поглощения в сторону больших частот. Положение полосы поглощения можно определить соотношением

1. 
   Правило отбора при поглощении света носителями заряда в локализованном состоянии имеют вид , , где 2χ^-1 – размеры области локализации электрона или дырки.
   
2. 
   Примесное поглощение имеет вид узких полос, если происходит переход электрона между дискретными уровнями энергии, соответствующих возбужденному состоянию примеси, и сравнительно широких полос при фотоионизации. Энергия фотоионизации несколько больше термической ионизации.
   
3. 
   Примесное поглощение приводит к генерации носителя заряда одного типа.
   

Переходы между зоной и примесным уровнем
Переходы между нейтральным донором и зоной проводимости или между валентной зоной и нейтральным акцептором могут произойти в результате поглощения фотона с малой энергией (Рис. 3). Что бы такой процесс поглощения имел место, энергия фотона должно быть не меньше энергии ионизации примеси E_i. Обычно эта энергия соответствует далекой инфракрасной области спектра. Наблюдаются пики поглощения, связанные с переходами в состояние с n = 1,2,3. Пики с большими энергиями сливаются с полосой, соответствующей полной ионизации донора. Отметим, что, хотя полностью конечных состояний (зона проводимости) увеличивается с увеличением энергией, коэффициент поглощения, соответствующий полной ионизации примеси (переход в зону проводимости), уменьшается с увеличением энергии фотона. При , где к₀ – квазиимпульс, соответствующей дну зоны проводимости, волновая функция примеси уменьшается приблизительно как .
Переходы между валентной зоной и ионизованным донором (уровень должен быть пустым, чтобы переход мог произойти) или между ионизованными акцептором и зоной проводимости имеют место при энергиях фотона .
В отличие от экситонного поглощения, которое связано с переходом между дискретным уровнем и хорошо определенным краем зоны, в переходах между примесью и зоной фигурирует вся полоса уровней. Следовательно, переходы между примесью и зоной должны проявляться в виде уступа на краю поглощения, с порогом при энергии . Коэффициент поглощения для переходов с участием примесей гораздо меньше, чем для межзонных переходов, поскольку плотность примесных состояний гораздо меньше плотности состояний в зонах.
Используемая литература

1. Киреев П.С. «Физика полупроводников» М «Высшая школа» 1975 г. 584 стр.

2. Ж. Панков «Оптические процессы в полупроводниках» Издательство «Мир» Москва 1973 г.
3. В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников «Физика полупроводников» Москва «Наука» 1990 г.
4. А.И. Ансельм «Введение в теорию полупроводников» Москва «Наука» 1978 г.