Вершина - валентная зона
Cтраница 4
Если энергия кванта падающего света достаточно велика для того, чтобы вырвать электрон из валентной зоны и перебросить его в зону проводимости ( / iv Ее), начинается быстрый рост коэффициента поглощения а. Так как абсолютный минимум зоны проводимости смещен по оси k относительно вершины валентной зоны, то переброс электрона происходит с изменением его первоначального значения квазиимпульса. Такое изменение требует участия в процессе переброса кроме фотона и электрона еще и какого-либо третьего тела, которое заберет часть импульса на себя. Таким третьим телом может быть фонон или ион примеси. Сами переходы с участием третьего тела называются непрямыми. [46]
Некоторые различия в этих трех зонных структурах возникают из-за спин-орбитального взаимодействия. Одним из следствий увеличения ионности является монотонное увеличение запрещенной зоны между вершиной валентной зоны и дном зоны проводимости в точке Г при переходе от Ge к ZnSe. [47]
Это, конечно, справедливо лишь, если речь идет о значении а на частоте, равной частоте падающего света. При освещении полупроводника интенсивным светом частоты со, большей Sg / Н, электроны, отдавая энергию решетке, будут скапливаться у дна зоны проводимости. Если скорость рекомбинации не очень велика, то при достаточно интенсивной подсветке заселенность уровней, лежащих вблизи дна зоны проводимости, станет выше заселенности уровней у вершины валентной зоны, где собираются образовавшиеся при освещении дырки. При наличии такой инверсии заселенностей, когда среднее число электронов на верхних уровнях / 2 превышает их число на нижнем Д, падающий свет частоты со s og / Ji вызывает индуцированное излучение, поэтому он не поглощается, а, наоборот, усиливается и коэффициент поглощения а в этой области частот, как видно из (37.25), становится отрицательным. [48]
 |
Изменение положения уровня Ферми ( о и времени жизни неосновных носителей ( б в зависимости от концентрации основных носителей. [49] |
За начало отсчета принята концентрация носителей в собственном полупроводнике. Ферми по мере изменения концентрации основных носителей: в собственном полупроводнике он располагается приблизительно посередине запрещенной зоны, в сильнолегированном полупроводнике - типа - вблизи дна зоны проводимости, в сильнолегированном полупроводнике р-типа - вблизи вершины валентной зоны. [50]
 |
Энергетическая диаграмма лазерного диода в состоянии равновесия ( а и в рабочем режиме ( б.| Схема устройства полупроводникового инжекционного лазера. [51] |
Наиболее широкое практическое применение получили инжекционные лазеры на арсениде галлия, в которых инверсная населенность достигается инжекцией неосновных носителей через р - n - переход в вырожденные области полупроводника. Применяются также InAs, InP, InSb и ряд твердых растворов. На рис. 12.20, о показан равновесный р - n - переход между двумя вырожденными областями полупроводника. Уровень Ферми в р-области ( fip) располагается ниже вершины валентной зоны Ev, а в n - сбласти ( цп) - выше дна зоны проводимости Ес. Такое расположение уровней Ферми свидетельствует о том, что состояния вблизи вершины валентной зоны р-области с вероятностью, близкой к 1, свободны ( заполнены дырками), а состояния вблизи дна зоны проводимости - области с той же степенью вероятности заполнены электронами. [52]
Наиболее широкое практическое применение получили инжекционные лазеры на арсениде галлия, в которых инверсная населенность достигается инжекцией неосновных носителей через р - n - переход в вырожденные области полупроводника. Применяются также InAs, InP, InSb и ряд твердых растворов. На рис. 12.20, о показан равновесный р - n - переход между двумя вырожденными областями полупроводника. Уровень Ферми в р-области ( fip) располагается ниже вершины валентной зоны Ev, а в n - сбласти ( цп) - выше дна зоны проводимости Ес. Такое расположение уровней Ферми свидетельствует о том, что состояния вблизи вершины валентной зоны р-области с вероятностью, близкой к 1, свободны ( заполнены дырками), а состояния вблизи дна зоны проводимости - области с той же степенью вероятности заполнены электронами. [53]
 |
Поверхности постоянной энергии для зон J 3 / 2 ( / s в полупроводниках типа алмаза и цинковой обманки. [54] |
В результате эффективные массы этих зон отрицательны. Во многих случаях приходится рассматривать свойства полупроводника, в заполненной валентной зоне которого не хватает нескольких электронов. Если недостающий в валентной зоне электрон имеет энергию Е ( предполагается, что Е 0 у вершины валентной зоны), то энергия соответствующей дырки равна - Ей положительна. При таком определении эффективная масса дырки в валентной зоне противоположна массе недостающего электрона и также положительна. Поскольку валентная зона, обозначенная, обладает меньшей дисперсией и, следовательно, большей массой, ее обычно называют зоной тяжелых дырок а зона, обозначенная Е -, называется зоной легких дырок. [55]
На рис. 8.9 а показана схема контакта электронного полупроводника с металлом в равновесном состоянии, на рис. 8.9 6 - после / приложения контакту внешней разности потенциалов V в прямом направлении. При таком направлении V полупроводник заряжается относительно метал-ла отрицательно, вследствие чего все его уровни, включая и уровень Ферми, поднимаются на высоту eV относительно их положения в отсутствии V. Подъем происходит на протяжении запорного слоя. Так как в точке О приложенный потенциал равен нулю, то расстояние от нее до точки А сохраняется таким же, как и в состоянии равновесия. За пределами запорного слоя ( в объеме полупроводника) расстояние от уровня Ферми до дна зоны проводимости и вершины валентной зоны также не меняется. [56]
Страницы: 1 2 3 4