新型半导体物理基础4.pptVIP

四、半导体的光学性质;1、光吸收;; ?物理意义是： ?相当于某波长的光在媒质中传播1/ ?距离时能量减弱到原来能量的1/e。一般用吸收系数的倒数1/ ?来表征该波长的光在材料中的透入深度。; 前面已经介绍过，光在导电媒质中传播时具有衰减现象，即产生光的吸收。半导体材料能强烈地吸收光能，具有105cm-1的吸收系数。;本征吸收;显然，要发生本征吸收，光子能量必须等于或大于半导体的禁带宽度，即 h? ? h?0 = Eg;Photons with energy greater than the band gap may be absorbed to create free electrons. Photons with energy less than the band gap pass through the material or create heat. ;上图是Ge、Si、GaAs的本征吸收系数和光子能量的关系。;其他吸收过程;;2、半导体的光电导; 实验发现，在电场强度不太大的情况下，半导体中的载流子在电场作用下的运动仍遵循欧姆定律。但是，半导体中存在两种载流子，即带正电的空穴和带负电的电子，而且载流子浓度又随着温度和掺杂的不同而不同，所以，它的导电机构要比导体复杂些。; 根据上述分析，在半导体中总电流密度应该是电子电流密度Jn和空穴电流密度Jp之和。; 前面所讲的都是在热平衡状态下的情况，我们已提过，当用适当波长的光（例如：??0的光）照射半导体时，在半导体中将会出现非平衡载流子，而载流子浓度的增大必须使样品电导率增大，这种由光照引起的半导体电导率增加的现象称为光电导。我们主要讨论由于本征吸收引起的光电导，称为本征光电导。;无光照时，半导体的暗电导率应该是;式中n=n0+ ? n，p=p0+ ? p.;本征光电导的光谱分布; 在光谱分布图中，有“等量子”和“等能量”的区别。说明这些光谱曲线中不同波长所用的光强标准不同。; 所谓“等量子”，是指对于不同的波长，以光子计的光强是相同的，也就是说光电导的测量是在相等的光子流下进行的； 所谓“等能量”，是指不同的波长光强的能量流是相同的。这样，较短波长的波（每个光子能量较高），虽然能量与长波时相等，但实际上包含的光子数比长波时少。 因为光电导是光子吸收的直接效应，所以测量光电导时采用“等量子”光??强度较合适。;3、半导体的光生伏特效应