Бөлім 8 Жартылай өткізгіштердің оптикалық қасиеттері
Электр өрісінің әсерінен жарықтың іргелі сіңуінің шетінде. Келдыш-Франц Әсері
жүктеу/скачать 1,01 Mb.
|
основы физики полупроводников (1)[229-239].ru.kk
| 8.7. Электр өрісінің әсерінен жарықтың іргелі сіңуінің шетінде. Келдыш-Франц Әсері
Жартылай өткізгішті сыртқы (тұрақты және біртекті) электр өрісіне орналастырған кезде жұтылу спектрлері де, жарық шығару спектрлері де өзгереді. Теориялық және эксперименттік түрде жартылай өткізгішке қолданылатын тұрақты электр өрісі жарықтың негізгі жұтылу жиегінің кванттық энергияға қарай меньшысуына әкелетіні көрсетілген (сурет. 8.35). Гла-ве 6-да көрсетілгендей, электр өрісіндегі электронның энергия деңгейлері (Старк баспалдағы) байқалмайды, өйткені тербеліс жиілігі e a/h (мұндағыa-тор константасы) кәдімгі өрістерде көп электронның кері релаксация уақытынан аз τ -1. Бұл жағдайда әсер 1) Cм. Ансельм А. И. Введение в теорию полупроводников. — М.: Наука, 1978. Сурет. 8.35. Электр өрісінің тікелей өтулерге байланысты іргелі сіңіру жиегіне жақын сіңіру коэффициентіне әсері. Электр өрісінің кернеулігі артқан кезде фотондардың аз энергиясына қарай өз жұтылу жиегінің сдысуы орын алады. электр өрісін қарастыруға болады мазасыздық теориясы бойынша. Сонда электронның потенциалдық энергиясы келесідей болады U (r)= V (r)+ |e|E x. (8.104) Мұнда V (r) — потенциалдық энергия кристалдағы Электрон; e < 0-заряд электр өрісі E x осі бойымен бағытталған, өйткені сыртқы электр өрісінің кернеулігіЭлектронға әсер ететін E теңсіздікті қанағаттандырады |e|E a << Eg, (8.10) екінші термин (8.104) біріншісімен салыстырғанда өте аз. Демек, жергілікті (кристалдың әрбір Үлкен емес аймағында) Сыртқы өрістегі электронның потенциалдық энергиясын тұрақты деп санауға болады, содан кейін біз энергияның меншікті мәндерін келесідей елестете аламыз Ei = Ei(k)+ |e|E x. (8.106) Мұнда i = c, v, мұнда C және v белгішелері сәйкесінше өткізгіштік аймағына және валенттік аймаққа сәйкес келеді. Осылайша, жергілікті жерде электронның (тесіктің) энергетикалық спектрі туралы түсінік сақталады. Алайда үлкен x аралықтарында (8.106) екінші терминнің өзгеруі байқалады. Бұл дегеніміз, пішіні іс жүзінде өзгеріссіз қалған Кристалл аймақтары сол сияқты еңкейуі керек суретте көрсетілген. 8.36. Бұл суретте тек екі аймақтың шекаралары бейнеленген — өткізгіштік және валенттілік (e электронының энергиясы тік осьте, ал көлденең — x кеңістіктік координатасы). Суретте. 8.36 сыртқы электр өрісіндегі Электрон энергиясын білдіреді ((8.106 қараңыз)). Егер hω Жарық квантының энергиясы Eg диапазонының енінен аз болса (hω < Eg), онда бір қарағанда электронның валенттілік аймағынан өткізгіштік аймағына өту үшін энергиясы жетіспейтін сияқты. Алайда, Электрон тосқауылдың астына туннель жасай алатындығына байланысты, электр өрісі болған кезде оны жолақ аймағында анықтау ықтималдығы нөлден өзгеше болады, ал электрон hω < Eg болған жағдайда да валенттілік аймағынан өткізгіштік аймағына ауыса алады (суретті қараңыз. 8.36). Сондай-ақ, әрбір x нүктесіндегі Eg диапазонының ені бірдей екенін атап өткен жөн. Сондықтан қарастырылып отырған ауысулар координаталылық кеңістікте түзу емес. Сурет. 8.36. Электр өрісінде электронның энергетикалық аймақтары суретте көрсетілгендей еңкейеді. Толқындық қасиеттерінің арқасында Электрон туннель эффектісі арқылы тыйым салынған аймаққа терең ене алады. Туннельдеу ықтималдығы электр өрісінің күшеюімен экспоненциалды түрде артады. X1 және x2 мәндері-бұл электронның классикалық айналу нүктелері. Сондай-ақ, электронды және оптикалық толқындық функциялардың "құйрықтары"-олардың арасыдағы ауысу Сурет. 8.37. Электрон энергиясының координатаға тәуелділігі x. көрсеткі электронның валенттік аймақтан және электронның толқындық функциясының "құйрығымен" өткізгіштік аймағынан ауысуын көрсетеді. Суретте кванттық энергияның ақауы да көрсетілген |e|E x1 Электр өрісіндегі негізгі Жарық сіңіру жиегінің сдысуының физикалық механизмін қарастырыңыз. Суреттегі X1 және x2 нүктелерінің классикалық жүніне сәйкес. 8.36-электронның айналу нүктелері. Бұл бөлшек тоқтап, содан кейін кері бағытта қозғала бастайтын нүктелер. Айналу нүктелері Электрон импульсінің нөлдік теңдігінен анықталады жүктеу/скачать 1,01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|