tailieunhanh - Đê tài: Tương tác của photon và các hạt tải trong bán dẫn

Đê tài: Tương tác của photon và các hạt tải trong bán dẫn được nghiên cứu với các nội dung: Tương tác của photon trong bán dẫn khối (Bulk Semiconductor), chuyển dịch Band to Band trong bán dẫn khối, hấp thụ phát xạ và khuếch đại trong bán dẫn khối, tương tác photon trong trạng thái cầm tù lượng tử, chỉ số khúc xạ. tài liệu. | Tiểu luận môn học LASER BÁN DẪN VÀ KHUẾCH ĐẠI QUANG TƯƠNG TÁC CỦA PHOTON VÀ CÁC HẠT TẢI TRONG BÁN DẪN Hà Nội 2016 Trong vấn đề này chúng ta sẽ xem xét một số tính chất quang học của vật liệu bán dẫn gắn liền với hai quá trình quan trọng là hấp thụ và phát xạ. 1. Tương tác của photon trong bán dẫn khối Bulk Semiconductor Một số cơ chế quan trọng liên quan tới quá trình hấp thụ và phát xạ trong bán dẫn khối - Chuyển dịch band-to-band Điện tử ở vùng hóa trị có thể hấp thụ một photon để nhảy lên vùng dẫn tạo ra cặp điện tử-lỗ trống. Khi cặp điện tử-lỗ trống được tái hợp một photon sẽ được phát ra. Chuyển dịch này có thể được hỗ trợ bởi một hoặc nhiều phonon một lượng tử của dao động mạng kết hợp với dao động âm của nguyên tử trong vật liệu . - Chuyển dịch Impurity to Band Điện tử hấp thụ một photon có thể dịch chuyển giữa các mức donor hoặc acceptor và một vùng trong bán dẫn pha tạp. Trong vật liệu loại p một photon năng lượng thấp có thể làm dịch chuyển một điện tử từ vùng hóa trị lên mức acceptor. Một lỗ trống sẽ được tạo ra trong vùng hóa trị và một nguyên tử acceptor bị ion hóa. Khi điện tử nhảy từ mức acceptor để tái hợp với lỗ trống năng lượng giải phóng có thể dưới dạng bức xạ hoặc không bức xạ. - Chuyển dịch Free-Carrier Một điện tử trong vùng dẫn hấp thụ một photon có thể nhảy lên mức năng lượng cao hơn trong vùng đó. Sau quá trình điện tử phục hồi về mức năng lượng thấp trong vùng dẫn và giải phóng năng lượng dưới dạng phonon. Hình 1. Ba chuyển dịch điện tử trong bán dẫn khối. - Chuyển dịch phonon Các photon năng lượng thấp có thể bị hấp thụ bởi dao động mạng và tạo ra các phonon. - Chuyển dịch excitonic Một photon bị hấp thụ có thể tạo ra một exciton. Nó tương tự nguyên tử H trong đó lỗ trống đóng vai trò proton. Lỗ trống và điện tử liên kết với nhau bằng lực Coulomb. Điện tử và lỗ trống có thể tái hợp và tạo ra photon quá trình này gọi là quá trình hủy exciton. 2. Chuyển dịch Band to Band trong bán dẫn khối Bước sóng vùng cấm Bandgap Wavelength Các photon .