描述半导体光学性质的物理量有哪些

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  读汤转眼 2014-12-03 00:00:00

  如果用适当波长的光照射半导体， 那么电子在吸收了光子后将由价带跃迁到导带， 而在 价带上留下一个空穴， 这种现象称为光吸收。 半导体材料吸收光子能量转换成电能是光电器 件的工作基础。光垂直入射到半导体表面时，进入到半导体内的光强遵照吸收定律：   0 1 x x I I r e     式中， x I 表示距离表面 x 远处的光强； 0 I 为入射光强； r 为材料表面的反射率；  为材料 吸收系数，与材料、入射光波长等因素有关。 1 本征吸收 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带， 在价带中留下空穴， 产生等量的电 子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。 要发生本征光吸收必须满足能量守恒定律，也就是被吸收光子的能量要大于禁带宽度 g E ，即 g h E   ，从而有： 0 0 1.24 g g g E h hc E m eV E         其中 h 是普朗克常量， ν 是光的频率． c 是光速， ν0 ：材料的频率阈值， λ0 ：材料的波长阈 值，下表列出了常见半导体材料的波长阀值。 几种重要半导体材料的波长阈值 电子被光激发到导带而在价带中留下一个空穴， 这种状态是不稳定的， 由此产生的电子、 空穴称为非平衡载流子。 隔了一定时间后， 电子将会从导带跃迁回价带， 同时发射出一个光 子，光子的能量也由上式决定， 这种现象称为光发射。光发射现象有许多的应用， 如半导体 发光管、 半导体激光器都是利用光发射原理制成的， 只不过其中非平衡载流子不是由光激发 产生， 而是由电注入产生的。 发光管、 激光器发射光的波长主要由所用材料的禁带宽度决定， 如半导体红色发光管是由 GaP 晶体制成，而光纤通讯用的长波长（ 1.5μm ）激光器则是由 Ga x In 1-x As 或 Ga x In 1-x As y P 1-y 合金制成的。

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