『易坊知识库摘要_半导体|半导体光电子学第7章半导体中的光吸收和光( 三 )』因为式(7.2-4)的哈密顿量可以用绕质心 。 14、的转动和质心的平移运动之和的形式来表示 ， 故本征函数F(r,R)经分离变量后可写为,7.1-6,7.2-5,式中k=ke+kh为质心...

因为式(7.2-4)的哈密顿量可以用绕质心 。

14、的转动和质心的平移运动之和的形式来表示 ， 故本征函数F(r,R)经分离变量后可写为,7.1-6,7.2-5,式中k=ke+kh为质心的波矢 ， V-1/2为规一化常数 。
将式(7.2-5)代入式(7.2-4)后 ， 得,7.2-4,7.2-6,式中,7.2-7,7.2-6,式(7.2-6)与氢原子的薛定愕方程有完全相同的形式 氢原子能量的本征值,7.2-4,7.2-8,E=Eex-Eg ， Eex为激子能量本征值,7.2-7,n为量子数 因而式(7.2-4)的能量本征值或激子形成能为,式(7.2-8)表示激子束缚态为导带下的一些分立能级 ， 其中(2k2/2M)为激子动能 ， 如图7.2-1所示 。
激子吸收的最低光子能 。

15、量为Eg-Eex(1) 。
表7.2-1表示某些半导体直接带隙跃迁的激子当n=1时的束缚能mre4/2(4)2,7.2-8,自由载流子将对电子-空穴的库仑场产生屏蔽作用 ， 当德拜长度等于激子轨道半径时 ， 激子就不稳定 ， 激子的轨道半径与氢原子类似 ， 为4/mre2 ， 对GaAs ， 此值为160 ， 能够使激子存在的载流子浓度上限为21016cm-3 。
因此 ， 激子的束缚态只能在宽禁带的高纯晶体中或低温下才能观恻到 。
但在8.3中将会谈到 ， 对于同样的半导体材料若采取量子阱结构 ， 会使电子-空穴之问的库仑作用加强 ， 而能在室温下观察到明显的激子吸收峰 。
德拜长度,也叫德拜半径,是描述等离子体中电荷的作用尺度的典型长度 ， 是等离子 。

16、体的重要参量 ， 常用D表示 。
德拜长度反映了等离子体中一个重要的特性电荷屏蔽效应 。
德拜长度可以视为库仑势衰减的特征长度 。
当所讨论的尺度大于德拜长度时 ， 可以将等离子体看作是整体电中性的 ， 反之 ， 则是带有电荷的,3 激子引起的光吸收,激子不仅在吸收边外吸收光子 ， 而且对带间跃迁也会产生影响 。
由于激子的存在 ， 在带间跃迁吸收谱的吸收限低光子能量一侧会出现若干激子吸收峰 。
和本征吸收同样 ， 在直接带隙与间接带隙半导体中激子吸收的情况也不相同 。
由式(7.2-8)给出的激子态 ， 如果跃迁是竖直的 ， 当电子激发到导带底附近的ke态时 ， 在价带留下的空穴处在kh=-ke态 ， 则跃迁只能在k=ke+kh=0的条件下发生 ， 并且吸收谱 。

17、有一系列由主量子数n决定的尖峰 ， 即,7.2-8,7.2-9,该式也说明激子吸收的物理本质 ， 即价带电子吸收光子后跃迁到直接导带下面的激子能级所引起的光吸收 。
每条吸收谱线的强度与两个载流子处于一个束缚态的几率成正比 。
对于容许的直接跃迁 ， 该几率正比于1/n2 ， 激子吸收谱线收敛于吸收边 ， 并在n很大时与基本吸收合并而成一个连续谱 ， 因为参与跃迁的有效态密度正比于n2 。
所以在吸收边处其吸收系数为常数 ， 即,7.2-10,7.1-8,式中A由式(7.1-8)给出,对于hEg的情况 ， 其吸收系数为,7.2-11,式中,当h=Eg时 ， 则有ex(Eg)=0(Eg)；当hEg ， 则0 ， 则ex(h)=A(h- Eg)1/2 。

【半导体|半导体光电子学第7章半导体中的光吸收和光】18、 ， 即 h很大时 ， 库仑引力趋于零 ， 其激子的影响不明显 ， 这时的吸收系数即可用7.1中直接带隙跃迁的吸收系数表示 ， 但其值仍比没有考虑电子-空穴库仑引力时大 ， 当hEg时 ， 为分立的激子态 ， 吸收谱线宽度受热散射而展宽 ， 在多数半导体中只能在低温下观察到n=1的吸收峰 ， 图7.2-2给出了激于吸收的理论曲线 ， 横坐标为-1处对应于n=1的激于吸收峰 。
图7.2-3则表示 InP 中的激于吸收谱的实验曲线 ， 从中可看出激子吸收峰 。
类似的吸收谱也在GaAs中观察到,对于禁戒的直接跃迁中的激子吸收 ， 当hEg时 ， 可得到一系列的线状谱 ， 其强度比例于(n2-1)/n2 ， 可见没有n=1的谱线 。
h=Eg时 ， 得到收敛于吸收边的连续谱 ， 这时的吸收系数为,7.2-12,7.1-11,式中B由式(7.1-11)给出 。
对于较大的光子能量 ， 吸收趋于式(7.1-10,7.2-13,在间接带隙跃迁半导体中 ， 由于激子质心的动量k不为零 ， 激子吸收也必须有声子参与 。
设Emin为最小的激子形成能 ， 则间接带隙跃迁中激子引起的吸收系数 ， 对“容许的”跃迁为,7.2-14,对“禁戒的”跃迁 ， 则,7.2-15 。

来源：(未知)

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标题：半导体|半导体光电子学第7章半导体中的光吸收和光( 三 )