димій області, або в інфрачервоній області спектра поглинання. Гранична довжина хвилі, відповідна власним поглинанню, визначається за формулою:
, (2)
де h - постійна Планка; с - швидкість світла у вакуумі; в еВ.
Отже, гранична частота, відповідна власним поглинанню, визначається шириною забороненої зони напівпровідника. Коефіцієнт поглинання? На прямих переходах приблизно дорівнює 108 м - 1.
При власному поглинанні розрізняють прямі і непрямі переходи електронів, показані на малюнку 5.
Прямі переходи електронів називаються вертикальними переходами. Для таких переходів необхідні енергії квантів більша або рівна ширині забороненої зони.
Непрямі переходи здійснюються між максимумом валентної зони і мінімумом зони провідності, область 2 на малюнку 5. Для реалізації таких переходів необхідні додаткові витрати енергії, які черпаються з енергії кристалічної решітки - фононів. Таким чином, для здійснення поглинання на непрямих переходах електронів необхідно спільне участь квантів теплової та світловий енергій, тому поглинання на непрямих переходах зміщується в короткохвильову область спектра по відношенню до поглинання на прямих переходах. Імовірність непрямих переходів мала, так як для їх реалізації необхідно, щоб фонон і електрон виявилися б в одній точці простору, тому коефіцієнт поглинання? на непрямих переходах невеликий і становить 105 м - 1.Поглощеніе на домішках. Даному поглинанню відповідає область 3 на малюнку 3. Воно реалізується за рахунок переходу електронів з донорних рівнів у зону провідності або з валентної зони на акцепторні рівні. Гранична довжина хвилі поглинання відповідає енергії примесного рівня (? Гр ~ Eпр). Враховуючи, що енергія домішкового рівня багато менше ширини забороненої зони напівпровідника, то область примесного поглинання зміщується в інфрачервону область спектра. При цьому щільність станів на домішкових рівні багато менше ефективної щільності станів в зоні провідності (у валентній зоні) за абсолютною величиною, тому коефіцієнт поглинання на домішках на кілька порядків менше власного. У спектрі поглинання можуть бути присутніми окремі смуги, пов'язані з порушенням домішкових атомів (область 4 на малюнку 3) .II Поглинання на Ексітоном. Збуджений стан основного атома також реалізується, коли електрон не відривається від нього, а лише переходить на один з незаповнених рівнів. Такий стан отримало назву екситонного (від англійського слова exitation - збудження). Відмінність екситонного стану від збудженого стану домішкового атома полягає в тому, що енергія кристала не залежить (в силу трансляційної симетрії, тобто еквівалентності однакових точок різних осередків) від того, який з атомів збуджений, тому збуджений стан може переміщатися по всьому кристалу. В результаті цього утворюються зони екситонних станів. Рух екситонів не створює електричного струму, так як переміщається не електронний, а лише збуджений стан атома. Ексітон можна представити як спільний рух електрона і дірки, пов'язаних кулоновскими силами і обертаються навколо загального центру ваги; крім цього, така пара може поступально переміщатися по всьому кристалу.
На освіту екситона - збудження атома потрібна менша енергія, ніж на його іонізацію, тому екситонні лінії лежать в спектрі поглинання праворуч від основної смуги, т. е. в області менших частот і енергій. Ексітонновому поглинанню відповідає область 2 на малюнку 3.Поглощеніе кристалічною решіткою, область 5 на малюнку 3. Частина поглиненої енергії може витрачатися на збільшення коливальної енергії кристалічної решітки. У результаті з'являються вузькі смуги в інфрачервоній області спектра. Для іонних кристалів спостерігається сильне поглинання в далекій інфрачервоній області.Поглощеніе на носіях заряду. Даному виду поглинання відповідає область 6 на малюнку 3. Він реалізується при переході електронів з одних енергетичних рівнів на інші в межах енергетичної зони. Спектр поглинання вільними носіями заряду суцільний і знаходиться в довгохвильовій інфрачервоній області спектра.
.2 Фотопроводимость
Явище фотопровідності полягає в збільшенні електропровідності напівпровідників під дією електромагнітного випромінювання.
В основі фотопровідності лежить внутрішній фотоефект: збільшення концентрації вільних носіїв заряду за рахунок їх оптичного збудження.
Слід зазначити, що збільшення електропровідності при дії електромагнітного випромінювання може бути пов'язано з зміна рухливості носіїв заряду внаслідок їх перерозподілу на більш високі енергетичні рівні, що призводить до зміни ефективної маси носіїв заряду. Однак зміна рухливості носіїв заряду вносить істотний внесок в фотопровідність тільки в слабо легованих напівпровідниках з малою ефективною масою носіїв заряду при низьких температурах і малих енергіях квантів електромагнітного випромінювання.
Збільшення концентрації носіїв заряду в напівпро...
