半导体物理-第10章-半导体的光学性质市公开课一等奖省赛课获奖PPT课件.pptx

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● 半导体光吸收
● 半导体光电导
● 半导体光生伏特效应
● 半导体发光及半导体激光
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半导体光吸收，反射系数和透射系数
1 半导体光吸收系数
用透射法测定光在媒质（半导体）中衰减时发觉，光衰减与光强成正比，若引入正百分比系数α（光吸收系数）
光强在半导体媒质中衰减规律
I0表示在表面（x=0）处入射光强度
α物理意义：光入射导半导体内被吸收，使光强减小到原值1/e时，光波在半导体中所传输距离即是吸收系数倒数。
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由电磁场理论，光波在媒质（半导体）中传输，光强I随传输距离x改变
式中，ω为光波角频率；c为光速；k为消光系数
吸收系数表示式
λ为入射光在自由空间波长
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2 反射系数和透射系数
反射系数：指界面反射能流密度和入射能
流密度之比，用R表示（n为媒质折射率）
透射系数：指透射能流密度和入射能流密
度之比值，用T表示（d是半导体样品厚度）
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本征吸收
光吸收:光在电介质中传输时强度衰减现象
电子吸收光子能量后将跃迁（即能量状态密度）
：电子由价带向导带跃迁所引发光吸收。它是最主要吸收，又叫基本吸收。
本征吸收产生电子-空穴对，从而引发光电导。
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电子跃迁要求
能量守恒，准动量守恒。
能量守恒和动量守恒
上式近似写成
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4. 直接跃迁（竖直跃迁）
概念：在本征吸收过程中，价带中一个电子仅仅只
吸收一个光子，而不包括与晶格振动交换能量，便被激
发到导带中去跃迁过程。
跃迁前后能量改变为
跃迁前后动量没有改变
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直接带隙材料：导带极小值和价带极大值都处于同一波失k半导体材料（GaAs, GaSb）
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5. 间接跃迁（非竖直跃迁）
概念：在半导体本征吸收过程中电子激发，不但吸
收光子能量而且还与晶格热振动交换能量跃迁
过程。
跃迁前后能量改变为
跃迁前后动量没改变
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