帶-雜質(zhì)中心之間的躍遷課件

5.3帶-雜質(zhì)中心之間的躍遷施主和受主雜質(zhì)中心的能量狀態(tài)施主和受主雜質(zhì)中心的紅外吸收帶-施主（受主）中心的復(fù)合發(fā)光1施主和受主雜質(zhì)中心的能量狀態(tài)半導(dǎo)體摻雜

n-Si(Ge)N,P,As,Sb,Bi等

p-Si(Ge)B,Al,Ga,In等

在禁帶中形成施主或受主能級，電離能~emVCVDAEDEA電子（或空穴）在雜質(zhì)中心附近受到庫侖勢其中r為電子或空穴的位置坐標(biāo)采用弱束縛近似方法-類氫原子模型2解薛定諤方程，可得雜質(zhì)能級（分別以導(dǎo)帶底或價帶頂為0點）其中R*為雜質(zhì)態(tài)得里德伯常數(shù)其中m*為電子或空穴德有效質(zhì)量.Wannier激子？雜質(zhì)中心上的電子（空穴）的等效半徑為其中aB=0.53x10-8cm,為氫原子波爾半徑例如GaAs：r1*=90.9x10-8cm(半導(dǎo)體:Si:r1*=20x10-8cm大,m*/m0小)Ge:r1*=45x10-8cm注意有效質(zhì)量的各向異性！3eV單晶Si受主雜質(zhì)淺躍遷吸收譜吸收峰位位于紅外區(qū)與帶間吸收不同，吸收強度隨光子強度增加而下降吸收系數(shù)~幾十個cm-1,低溫下觀察。吸收（相對值）EiEiD0A05InSb中雜質(zhì)中心到帶間的深躍遷吸收譜T=10K，Zn或Cd在吸收邊低能方向，臺階結(jié)構(gòu)EiEiD+A-6帶-施主（受主）中心的復(fù)合發(fā)光(a)和(b)：淺躍遷-導(dǎo)帶電子(價帶空穴)到電離施主(受主)間的躍遷，e→D+,A-→h,面臨發(fā)射聲子的競爭(c)和(d)：深躍遷-中性施主與價帶或?qū)c中性受主間的躍遷，D0→h,e→A0，面臨帶間復(fù)合的競爭7施主-受主對的能量狀態(tài)考慮施主和受主雜質(zhì)同時摻入的情況：施主-受主對聯(lián)合中心：D+可能俘獲一個電子，A-可能俘獲一個空穴，形成D+A-eh或D+A-X中心，簡稱施主-受主對（D-A對）施主-受主對聯(lián)合中心相當(dāng)于束縛在D-A對上的一個束縛激子。ND/NA<1部分補償ND/NA=1全補償ND/NA>1過補償受主態(tài)會被部分的占據(jù)，而施主態(tài)會部分的空出，形成D+A-自補償態(tài)。其初態(tài)能量:其終態(tài)能量:(其中EA和ED分別代表受主和施主的電離能，r表示D-A之間的距離)9弱束縛情況下光躍遷的能量條件：其中?(∞)表示r∞時D-A對吸收和發(fā)射的光子能量。rEDEA?CVED+EAr?Eg10施主-受主對的吸收與發(fā)光光譜施主-受主對的吸收光譜銳線系結(jié)構(gòu)？由上述公式可得施主-受主對的吸收與發(fā)光光譜特點：(1)銳線系