半导体物理：第十章 半导体的光学性质 和发电与发光现象.pdf

第十章 半导体的光学性质
和发电与发光现象
半导体的光学常数
„ 折射率
„ 吸收系数
„ 反射系数
„ 透射系数
折射率和吸收系数
H,磁场强度 B:磁通密度/磁感应强度
麦克斯韦方程组： E,电场强度 D:电通密度
J,电流密度 σ，电导率
，磁导率 ε ，介电常数
（不带电，各向同性） μ 0，r
∂B
∇×ε =− J = σε ∂H
∂t ∇×εμ=− 0
B = μr μ0 H ∂t
∂D
D = ε rεε0 ∂ε
∇×HJ = + ∇+∇×=H σεεε+
∂t 0 r ∂t
∇⋅B =0 ∇=∇ ⋅ H = 0
∇⋅D =ρ =0 ∇ ⋅=ε 0
εμ μσ εε
∂∂∂ε 2ε
∇×∇× =−() ∇×H =− ( + )
000∂∂∂tttr 2
∇×∇×ε =∇() ∇⋅εε −∇2
∂∂εε2
所以： ∇+=∇ 2εμσ− μεε+=0
000∂ttr ∂ 2
x
设： ε = εωexp[(i t − )]
0 v
μεε
带入上式得： 1 iσμ
=−0
v2 00r ω
1 iσμ
=−μ εε 0
v2 00r ω
c
v = c 真空中光速，N折射率
N
代入得： 22 iσ
Nc= ()εμεr − 00
ωε0
对于真空
: N =1101,ε r ==1,σ 0
1
所以： c =
μ00ε
代回得： 2 iσ
N =−ε r
ωε 0
如果： σ ≠ 0 则 N为复数
Nnik=−
Nxω kx nx
εε=== ωexp[ ε it (− )]= exp(−− )exp[ it ( )]
00ccc
同理：
Nxω kx nx
HH=−=−−exp[ itωω ( )] H exp( )exp[ it ( )]
00ccc
∂H
因为： ∇×εμ =−
0 ∂t
N
所以： ε = μ H
c 000
N
H00= ε
cμ0
ωkx nx
εε=− ωexp( )exp[it ( − )]
0