Пікір жазғандар

жүктеу/скачать 3,31 Mb.

бет	88/109
Дата	29.12.2023
өлшемі	3,31 Mb.
	#145008

1 ... 84 85 86 87 88 89 90 91 ... 109

Байланысты:
Аскын кітап

Экситондық жұтылу
Еркін тасымалдаушылармен жұтылу

12.3-сурет. Тура ауысу кезінде жұтылу коэффициенті квадратының фотон энергиясына тәуелділігі

 ²h  ^{түзуінің hv өсімен қиылысу нүктесінен тура ауысу-}лар үшін рұқсат етілмеген өңір енін анықтауға болады.

255

(12.12) формуласынан көрінетіні тура ауысулар кезінде Eg кем энергиялы фотондардың жұтылуы мүмкін болмайды. Сон- дықтан өздік жұтылу шегі өте шұғыл болуы керек.

Шындығында, бұған мысал ретінде өте таза монокристалл антимонид бола алады. Күрделі энергетикалық өңірлері бар жартылай өткізгіштерде (12.2-ә сурет) тек тура ауысулар емес

k

k
сондай-ақ ^→^ ^⇀ 0 ауысулар орын алады. Олар тура емес ауы-
сулар деген атақ алды. Тура емес ауысулар жағдайында элек-
тронның толқындық векторының өзгерісі кезінде квазиимпульс- тің сақталуын қамтамасыз ететін фонондардың қатысуы талап етіледі. Оптикалық жұтылу процесі кезінде фонондар жұтылу немесе шағылуы мүмкін. Бұл жағдайдағы таңдау тәртібі мына
түрде болады: _→_⇀
k ^ k  q . (12.13)
Рұқсат етілмеген өңірден электронды ауыстыру үшін қажет- ^{ті фотон энергиясы hv>E}g^+Eф ^{құрайды, фононды шығару кезін- дегі энергиясы – E}ф ^{және фононды жұту кезіндегі энергиясы – hv>E}g^-Eф^{. Тура емес ауысулардың ықтималдығы тура ауысулар}ықтималдығынан едәуір аз, себебі онда көп бөлшектер қатысады (электрон, фотон, фонон). Сондықтан да тура емес ауысулармен негізделген жұтылулар тура ауысулар кезіндегі жұтылуға қара- ғанда едәуір әлсіз болып келеді. Жұтылу коэффициентінің спектрлік тәуелділігі тура емес ауысуларда мына қатынаспен
анықталады:

g
 h   Bh  E  E ²^,^(12.14)
ô

мұндағы В қайсыбір коэффициент оған көбейткіш ретінде фо- нондардың таралу функциясы кіреді:

N_ô
1

E_a
e ^k^B^T 1

. (12.15)

Егер процесс фонондардың жұтылуымен жүретін болса, ^{онда (12.14) теңдеуі (12.15)-ті ескергенде, hv>E}g^-Eф ^{үшін мына}түрге ауысады:

256

 h  

Ch  E  E ²

g ф
E_a^.
e^k^B^T1

(12.16)

Фононды шығару кезіндегі hv>Eg Eф үшін жұтылу коэффи- циенті

 h  
Ch  E  E ²

g ф
E ^.
(12.17)

1 e ^k^B^T
Себебі hv>Eg кезінде фонондардың шығарылу ықтималды- ^{ғы N}ф^{+1-ге пропорционал.}

Экситондық жұтылу

Осы уақытқа дейін еркін электрондар мен кемтіктердің пай- да болуына алып келетін жарықтың жұтылуын қарастырдық. Жұтылудың басқа да механизмі бар, онда валенттік өңірдің электроны қоздырылған күйге келтіріледі, бірақ пайда болған кемтікпен байланысып, сутекке ұқсас күйде болады. Мұндай қоздырылған күйдің энергиясы экситон деп аталады, ол рұқсат етілмеген өңір энергиясынан кіші, себебі соңғысы бөлінген қо- сақты тудыруға қажетті ең кіші энергия болып табылады. Экси- тон кристалда қозғалады, бірақ осы фото өткізгіштік болмайды, себебі электрон мен кемтік бірге қозғалады. Экситон диэлек- триктерде оңай пайда болады, себебі онда электрон мен кемтік- тің кулондық тартылу күші бір шама. Жартылай өткізгіштерде тартылыс аз, сондықтан экситонның байланыс энергиясы да аз болады. Соның салдарынан экситонның орбитасы кристалдың бірнеше элементар ұяшығын қамтиды (орбита радиусы –
~15 нм). Металдарда экситондық жұтылу ықтималдығы өте аз. Экситондық күйі жұтылу шегінің ұзын толқынды жағына алып келеді. Экситондық жұтылу сызықтары фотондар энергиясының
мәніне сәйкес келеді:

h  E_g
 ^E^Эx^,^m^^1,2,3,...,
_m2
(12.18)

мұндағы Еэк – экситон энергиясы.

257

Еркін тасымалдаушылармен жұтылу

Фотондардың жұтылуы электрондардың (немесе кемтіктер- дің) рұқсат етілген өңір аумағында бір деңгейден екінші деңгей- ге ауысуына байланысты болуы мүмкін (12.4-сурет), бұл про- цеске байланысты жұтылу жартылай өткізгіштерде тасымалдау- шылардың үлкен концентрациясы кезінде өздік жұтылу шегінің ар жағында байқалады.

жүктеу/скачать 3,31 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 84 85 86 87 88 89 90 91 ... 109