Și semiconductori indirecte-directe-gap
Într-o primă etapă diferitelor tranziții sunt posibile zone electroni luminescență - zona, zona - nivelele de impurități și tranziții între nivelurile de impurități. În tranziții interband, există două cazuri principale, tranzițiile directe și indirecte respective. Prezența tranzițiilor directe și indirecte se datorează dependenței de electroni de energie pe impulsul ei (așa cum este prezentat în Fig. 2.15). impuls de electroni RE este pro conducătoare în viteza de masă mE
Fig. 2.15. dependența energetică de electroni a pulsului tranzițiilor directe ale electronilor
Fig. 2.16. dependența energetică de electroni a impulsului pentru tranziția indirectă a electronilor
tranziție directă - o tranziție a unui electron, fără a schimba impulsul de electroni. tranziție indirectă este însoțită de o schimbare a impulsului electronului, care este compensat de impulsuri este emisă sau absoarbe fotonii.
Conform legii conservării impulsului în emisia sau absorbția unui foton trebuie să aibă egalitatea
unde Re1 și RE2 - respectiv Impulsul inițială și finală a electronului;
Kf - foton impuls.
Deoarece viteza fotonului este egală cu viteza luminii, apoi Kf = MF s, MF unde masa de fotoni legată de lungimea de undă de relația de Broglie
Apoi impulsul fotonului
în care EG - bandgap.
Pentru EG „1 eV au Kf <<РЭ2 . т. е. импульс электрона можно считать неизменным при прямом переходе (РЭ1 » РЭ2 ), что соответ-ствует переходу по вертикали между максимумом валентной зоны ЕВ и минимумом зоны проводимости ЕG (в соответствии с рис. 2.15).
Pot apărea, de asemenea, tranzițiilor de electroni din banda de valență la banda de conducție cu o schimbare a unui electron (RE1 RE2 ¹) - tranziții indirecte. În procesul de absorbție a energiei, cu excepția foton și electroni trebuie să participe o a treia particulă, care să ia parte pulsul (conform fig. 2.16). Legea pulsului de conservare im în tranzițiile indirecte are forma
unde k - particule de impulsuri terțe (de exemplu, fononice).
Materiale de bază ale emitatori semiconductoare (GaAs și compusul ternar pe baza acestora - GaAlAs și Gaasp) sunt semiconductori direct-gap, adică astfel, care au permis directă zona tranzițiilor optice - .. Area. Fiecare recombinare purtător de sarcină la această tranziție este însoțită de emisia unui foton a cărui lungime de undă este determinată de relația
unde l - în micrometri; EG - în electroni volți.
Astfel, conservarea impulsului (este, de asemenea, necesar pentru orice tranziție electronică ca lege de conservare a energiei observat-denie) pentru tranzițiile directe nu necesită participarea a treia recombinare (cu excepția electronul și gaura) particulelor. În consecință, probabilitatea tranzițiilor optice directe înalte și semiconductori directe gap sunt materiale eficiente privind procentajul de luminiscență.
In indirect-semiconductor (de exemplu, fofid GaP) deplasată minim banda de conducție pentru axa pulsului. Radiativ Recombinarea gaura de electroni este doar pe un anumit sector, care este transmis și pulsul în exces, respectiv de energie. lungime de undă de emisie în tranziții indirecte semi-chaetsya mai multe. Cu toate acestea, recombinare radiativa poate merge în mod eficient prin intermediul centrelor de impurități adecvate în două etape are loc primul operator de transport a unui semn de centrul de localizare impurități, atunci această recombinare transportator cu purtător liber semn opus. Ca astfel de centre de recombinare radiativa în fosfură de galiu, de exemplu, ies în complexele donor - acceptor (Zn + - 0 -) sau trap neutru (atom N în loc de atom F în GaP D-zăbrele).
Trebuie remarcat faptul că auto-absorbție a radiației este în semiconductori directe diferența este mult mai puternică decât în indirectă.
Compuși în plus binare (binare) sunt utilizate pe scară largă și soluții solide -. Compuși Practic ternare cum ar fi GaAlAs, Gaasp, InGaP etc. Structura formulelor compuși ternari prezintă atomi care elementele schayut-înlocuite în rețeaua cristalină unul cu celălalt. Lățimea benzii interzise și structura banda energetică a soluțiilor solide depinde de raportul component în soluție.
Tabelul 2.3 prezintă materialele folosite pentru gotovleniya de emițători semiconductoare; Este dat ca lățimea zonei interzise EZ pentru fiecare material.
Tabelul 2.3 - Materiale avansate pentru element de bază optoelectronică
Radiatoarele moderne sunt folosite în principal trimiteri directe. Selectarea lățimea zonei interzise EZ a determinat lungimea undelor emițător de lucru în gama de lungimi de undă optice.
Din expresia (2.75) avem
În consecință, pentru funcționarea în domeniul de lumină vizibilă (0,38 microni ¸ semiconductori 0,78 microni) sunt necesare cu decalaj banda (1,5 ¸ 3.0) eV. Această cerință imediat IC transformă utilizarea germaniu și siliciu și alți semiconductori, care sunt tehnologii bine dezvoltate, și face o trecere la materialele de tip A III V. In lor solide cursele creează și colab.
În semiconductori, generarea de radiații optice furnizate de primul, de obicei, în puterea electroluminiscență. Atunci când energia consumată electroluminiscență OMS-excitația electric în mijloc. Există două tipuri de elektrolyumines-cence:
· Injectarea care are loc într-o p-n - tranziție este situat la o tensiune de dreapta-Xia;
· Predprobojnoj care se dezvoltă în domenii puternice apropiate de cele la care există o defalcare electrică a p-n - tranziție.
Cele mai utilizate pe scară largă în emițători de electroni a găsit injecție trolyuminestsentsiya.