关于半导体禁带宽度与光学性能的问题
半导体禁带宽度与透射波长的关系
Eg=1240/波长
是不是说波长大于特定值,光可以透过,小于特定值,光不能透过
但是为什么某半导体的透射光谱在这个波长不是垂直下降减少,而是呈现一条斜线,这就意味着在特定波长附近,比波长长的光是不是也可能被吸收
比特定波长短的光也有部分透过?
这是隧道效应么?
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半导体禁带宽度与透射波长的关系
Eg=1240/波长
是不是说波长大于特定值,光可以透过,小于特定值,光不能透过
但是为什么某半导体的透射光谱在这个波长不是垂直下降减少,而是呈现一条斜线,这就意味着在特定波长附近,比波长长的光是不是也可能被吸收
比特定波长短的光也有部分透过?
这是隧道效应么?
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首先Eg是一个理想概念,晶体中总会存在各种缺陷,这些缺陷可以形成新的吸收带。其次只有能量大于Eg的光子在半导体中才会被吸收,形成空穴电子对,这也是为什么吸收带边可以判定Eg大小的原因。最后,如果能量小于Eg的光子也是有可能被吸收的,但是不会形成空穴电子对,因为没有足够的能量使电子跃迁到导带上,这些受激电子脱激过程中放出的能量以热量或者其他的方式放出去。。。
那为什么能量大于Eg的光子也有可能透过呢
,
这个应该不是隧道效应。我觉得除了楼上所说的缺陷的影响,还应考虑载电子和空穴的浓度分布。
导带中的电子浓度分布函数是态密度函数和费米狄拉克函数的乘积,即:
N(E)=S(E)f(E).
但N(E)的极值并不在导带低,而是在距离带边几个kT处。
空穴浓度与此类似。
而实际吸收波长其实是由电子和空穴的分布共同决定的,并不完全是由能带图里的禁带宽度决定的,所以会出现你说的情况。
类似的,在光致发光时,发光光谱(PL)也不是垂直上升垂直下降的。
我觉得这个要考虑吸收率的问题,还可以看看材料的量子效率。。。。
光照射到半导体材料上,一般都会被吸收的,因为晶格振动的声子吸收,缺陷或者位错能级的吸收等,如果大于Eg的话,还要看材料是直接带隙还是间接带隙,直接带隙的话他的吸收边会很陡峭,几乎是垂直下来的,之所以有一点点斜度是因为里面的激子吸收等导致的;而间接带隙材料,吸收边会有一定的斜度,斜的程度就要看他具体的能带结构了,