文档介绍：固体的光发射
固体对光辐射的吸收
光子能量
光子与晶体相互作用
光子与杂质原子相互作用
光子与缺陷相互作用
光子能量
产生电子空穴对
量纲：
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光吸收系数
固体的复折射率
其中：n为折射率，k为消光系数
假设光波沿x方向传播，则电场强度为：
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典型半导体的吸收系数
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量纲：
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光吸收过程
光吸收过程主要有：本征吸收（直接吸收、间接吸收）、激子吸收、自由载流子吸收、杂质与缺陷吸收、晶格吸收
（光子能量
电子从价带跃迁到导带，产生电子空穴对
价电子直接跃迁
价电子间接跃迁
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A. 直接跃迁
导带最小值和价带最大值对应于相同的波失
直接带隙半导体（如GaAs、InP）
能量守恒：
动量守恒：
电子的德布罗意波长一般为nm量级
光子的波长为亚um量级
光子动量
一般很小
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B. 间接跃迁
导带最小值和价带最大值对应于的波失不同
间接带隙半导体（如Ge、Si、GaP）
能量守恒：
动量守恒：
声子能量
声子动量
“＋”表示吸收一个声子，“－”表示发射一个声子
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（光子能量
电子从价带跃迁到禁带中的某些能态上（例如杂质、缺陷）
库仑力
产生电子－空穴束缚系统
电中性的激子（exciton：一种激发的电子能量状态）
双粒子体系（准粒子）
激子能够在固体中运动，但不传导电流
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激子（在固体中运动，但不传导电流）
数个晶格常数
数百个晶格常数
电子－空穴间距
紧束缚系统
松束缚系统
激子
再激励
导带电子和价带空穴
传导电流
复合
激子消失，产生能量辐射（发光）
光照射固体
，吸收能量，产生激子
能量从晶体一处输运到另一处，没有电流
电子－空穴复合
光辐射
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3. 自由载流子吸收：
光照射固体（波长较长）
导带电子吸收光能量
价带空穴吸收光能量
载流子在能带内部跃迁吸收
自由载流子吸收
动量守恒：光子动量很小，电子动量改变由声子或电离杂质的散射补偿
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