вільними носіями
Говорячи В«вільний носійВ», ми маємо на увазі носій, який може вільно рухатися всередині зони і реагувати на зовнішні впливи [2]. Поглинання вільними носіями характеризується монотонним, часто безструктурним спектром, описуваних законом l p , де l = c/n- довжина хвилі фотона, а р змінюється в межах від 1,5 до 3,5.
При поглинанні фотона електрон здійснює перехід в стан з більшою енергією в межах тієї ж долини (малюнок 3.1). Такий перехід вимагає додаткового взаємодії для того, щоб виконувався закон збереження квазіімпульса.
В
Малюнок 3.1. Перехід вільного електрона в зоні провідності [2].
Зміна квазіімпульса можна забезпечити або в результаті взаємодії з гратами (фонони), або шляхом розсіювання на іонізованних домішках.
Згідно теорії Друде, яка описує коливання електрона в металі під дією періодичного електричного поля, загасання повинно збільшуватися пропорційно l 2 . У напівпровідниках розсіяння акустичними фононами приводить до поглинання, мінливого як l 1.5 . Розсіяння на оптичних фононах дає залежність l 2.5 , тоді як розсіювання іонізованниє домішками може дати залежність l 3 або l 3.5 , що пов'язано з апроксимаціями, використаними при побудові теорії [2].
У загальному випадку реалізуються всі типи розсіювання та результуючий показник поглинання a f вільними носіями являє собою суму трьох членів
a f = Al 1.5 + Bl 2.5 + Сl 3.5 , (3.1)
де А, В і С - константи. Залежно від концентрації домішок той чи інший механізм розсіяння буде домінуючим. Показник р залежно l p повинен зростати зі збільшенням легування або ступеня компенсації.
У таблиці 3.1 наведені значення р і перерізу поглинання a f /N для різних сполук [2].
Таблиця 3.1. Поглинання вільними носіями в з'єднаннях n-типу.
З'єднання
Концентрація носіїв, 10 17 см -з
a f /N * , 10 -17 см -2
р
GaAs
1-5
3
3
InAs
0,3-8
4,7
3
GaSb
0,5
6
3,5
InSb
1-3
2,3
2
InP
0,4-4
4
<...
