半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù)和光吸收PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù)和光吸收半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù)和光吸收IdxdI 其中x是介質(zhì)的厚度，比例系數(shù)的大小和光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，稱為光的吸收系數(shù)。對(duì)上式積分反映出吸收系數(shù)的物理含義是：當(dāng)光在介質(zhì)中傳播1/距離時(shí)，其能量減弱到原來(lái)的1/e。 xeII0積分得第1頁(yè)/共17頁(yè)220/R0deRT2)1 (入射光強(qiáng)度透射光強(qiáng)度第2頁(yè)/共17頁(yè)第3頁(yè)/共17頁(yè) 價(jià)帶電子吸收能量大于或等于禁帶寬度的光子使電子從價(jià)帶躍遷入導(dǎo)帶的過(guò)程被稱為本征吸收。 當(dāng)半導(dǎo)體被光照射后，如果光子的能量等于禁帶寬度(即h=Eg)，則半導(dǎo)體會(huì)吸收光子而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，如(a)所示。若h大于Eg，則除了會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)之外，多余的能量

2、(h-Eg)將以熱的形式耗散，如(b)所示。 本 征 吸收第4頁(yè)/共17頁(yè)CEVEgE)(a)(b)(cuhtECEVEgE)(a)(b)(cuhtE第5頁(yè)/共17頁(yè)第6頁(yè)/共17頁(yè)gEh 2/1)()(gEhAh0)(hgEh第7頁(yè)/共17頁(yè)第8頁(yè)/共17頁(yè)第9頁(yè)/共17頁(yè)第10頁(yè)/共17頁(yè)第11頁(yè)/共17頁(yè) 對(duì)于一般半導(dǎo)體材料，當(dāng)入射光子的頻率不夠高，不足以引起本征吸收或激子吸收時(shí)，仍有可能觀察到光吸收，而且其吸收強(qiáng)度隨波長(zhǎng)增大而增加。這是自由載流子在同一帶內(nèi)的躍遷引起的，稱為自由載流子吸收。 這種躍遷同樣必須滿足能量守恒和動(dòng)量守恒關(guān)系。和本征吸收的非直接躍遷相似，電子的躍遷也必須伴隨著吸收或發(fā)射一個(gè)聲子。自由載流子吸收一般是紅外吸收。第12頁(yè)/共17頁(yè) 以右圖所示的Ge的價(jià)帶為例，該價(jià)帶由三個(gè)獨(dú)立的能帶組成，每一個(gè)波矢k對(duì)應(yīng)于分屬三個(gè)帶的三個(gè)狀態(tài)。價(jià)帶頂實(shí)際上是由兩個(gè)簡(jiǎn)并帶組成，空穴主要分布在這兩個(gè)簡(jiǎn)并帶頂?shù)母浇?，第三個(gè)分裂的帶則經(jīng)常被電子填滿。在p-Ge的紅外光譜中觀測(cè)到的三個(gè)波長(zhǎng)分別為，和20m的吸收峰，分別對(duì)應(yīng)于右圖中的c、b和a躍遷過(guò)程。這個(gè)現(xiàn)象是確定價(jià)帶重疊的重要依據(jù)。 第13頁(yè)/共17頁(yè)第14頁(yè)/共17頁(yè) 由于雜質(zhì)吸收比較微弱，特別在雜質(zhì)含量很少時(shí)觀測(cè)更為困難。對(duì)于淺雜質(zhì)能級(jí)，電離能Ei較小，只能在低溫下，