电子带负电,正负相吸。拓展:
跃迁类型第一种类型:价带顶和导带底位于相同的k点,直接带隙
半导体电子吸收
光子从价带顶跃迁到导带底,满足能量守恒和准栋梁守恒的选样定则,即 在讨论本征光吸收时,光子动量可省(差了个数量级),跃迁选择定则可简写成,跃迁过程中波矢不变,能带图上,初末态几乎在同一条直线上,也称竖直跃迁第二种类型:价带顶和导带底位于不同的k点,间接带隙半导体非竖直跃迁,单纯吸收光子不能使电子从价带顶跃迁到导带底,必须在吸收光子的同时伴随吸收或者发射一个声子:电子能量差=光子能量声子能量声子能量较小,近似:电子能量差=光子能量而准动量守恒的跃迁选择定则为: 为声子的准动量,它与能带中电子的准动量相仿,可略去光子动量:公式理解:电子跃迁过程中,光子主要提供跃迁所需的能量,二声子则住哟啊提供给跃迁所需的准动量。光吸收的逆反应:导带中的电子跃迁到价带空能级而发射光子,称为电子-空穴对的复合发光。通常来说,电子集中在导带底,空穴集中在价带顶发射光子的能量基本等于带隙宽度。吸收相同的光子,直接带隙半导体发光几率远大于简介带隙半导体,利用电子-空穴复合发光的器件主要时直接半导体,发光颜色取决与半导体的带隙大小。这个问题是半导体物理中的重要问题,而且也与光电器件有关。
直接迁移型半导体即直接跃迁能带结构的半导体,这种半导体的导带底与价带顶都在Brillouin区中的同一点(即波矢相同)。半导体价带顶的电子获得足够的能量之后,可直接跃迁到导带底,并产生电子-空穴对;相反,导电电子与价带空穴复合时,即可把能量完全以光的形式释放出来。发光器件需要采用这种半导体。GaAs即属于这种半导体。
间接迁移型半导体即间接跃迁能带结构的半导体,这种半导体的导带底与价带顶不在Brillouin区中的同一点(即波矢不相同)。价带顶的电子获得足够的能量之后,还需要有其它粒子(如声子)的帮助,才能跃迁到导带底;同时,导电电子与价带空穴复合时,大部分能量都将以热能的形式释放给晶格,故不能发光。这种半导体不能制造发光器件,但是可用来制作光检测器件——光电二极管。Si、Ge即属于这种半导体。
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