к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Рекомбинационное излучение

Рекомбинационное излучение (рекомбинационная люминесценция) - люминесценция полупроводника (и диэлектриков), обусловленная рекомбинацией неравновесных электронов и дырок. В отличие от др. видов люминесценции, под Р. и. понимают процесс, к-рому предшествует образование свободных носителей заряда. По способу такого возбуждения различаются неск. видов Р. и.: катодолюминесцен-ция (возбуждение электронным пучком), используемая в люминесцентных экранах и как метод хим. и структурного анализа, а также в полупроводниковых лазерах; электролюминесценция (ин-жекционная люминесценция; возбуждение происходит за счёт инжекции неосновных носителей через p - п-пе-реход), применяемая в светодиодах и инжекционных лазерах; фотолюминесценция (возбуждение светом с энергией фотона4036-62.jpg, превосходящей ширину запрещённой зоны полупроводника 4036-63.jpgI. К Р. и. относят также т. н. пробойное свечение, возникающее при ударной ионизации обратно-смещённого p - n-перехода [1].

Внутренним квантовым выходом Р. п. h наз. отношение числа квантов Р. и. к числу квантов возбуждающего света или к числу носителей, инжектированных через p - n-переход. Наибольшим квантовым выходом обладают прямозонные полупроводники (рис. 1). Для идеального кристалла выполняется закон сохранения квазиимпульса, когда при поглощении или излучении фотона переход электрона из валентной зоны в зону проводимости (или наоборот) происходит "вертикально". Это означает, что квазиимпульсы электрона в зоне проводимости и в валентной зоне равны (импульс фотона пренебрежимо мал). Между возбуждением и Р. и. протекает т. н. процесс остывания горячего (возбуждённого) носителя.

4036-64.jpg

При низкой концентрации осн. носителей остывание происходит за счёт излучения фотонов, а при высокой - за счёт межэлектронных взаимодействий (см., напр., Межэлектронное рассеяние ).Рекомбинация, происходящая после остывания, сопровождается излучением фотонов с энергией, близкой к ширине запрещённой зоны4036-65.jpg (краевое излучение). Наиб. квантовым выходом краевого Р. и. (4036-66.jpg1) обладают светодиоды на основе гетеро-структур в системе Ga - Аl - As [2]. В этом случае неосновной носитель, возникший в результате возбуждения, рекомбинирует не со своим партнёром по рождению, а с одним из множества осн. носителей легиров. полупроводника. Если электроны рекомбинируют, не успев остыть, то энергия фотонов 4036-67.jpg, однако квантовый выход горячей люминесценции на много порядков меньше, чем у краевой.

Рис. 2. Зонная диаграмма прямозонного полупроводника с расщеплённой валентной зоной.

4036-68.jpg

Пробойное свечение обычно представляет собой горячую люминесценцию дырок, возникающих при ударной ионизации. Дырки разгоняются электрич. полем по спиновоотщеплённой зоне us и излучают свет, переходя в валентную зону с тяжёлой эфф. массой т носителя (рис. 2). Спектр пробойного свечения широкий, а квантовый выход мал (порядка долей %).

Кроме межзонных переходов Р. и. может быть вызвано оптич. переходами типа примесный уровень - зона. Они существенны в случае непрямозонных полупроводников, когда переходы между экстремумами зоны проводимости и валентной зоны невозможны без участия фононов (рис. 3). С переходами примесь - зона связано, напр., свечение светодиодов на основе GaP. Спектральная полоса излучения типа примесь - зона, как и краевого, узкая 4036-69.jpg. Краевое излучение при высоком уровне возбуждения испытывает сужение спектральной полосы. Этот уровень соответствует условию инверсии населённости квантовых состояний, к-рые участвуют в переходе. При этом краевое спонтанное излучение переходит в вынужденное (стимулированное [3]). Инверсия населённости в полупроводниках происходит, когда расстояние между квазиуровнями Ферми неравновесных электронов и дырок окажется больше 4036-70.jpg Это же пороговое условие должно быть выполнено в активном слое полупроводникового лазера, когда в нём возникает генерация. Инжекционный лазер (на p - n-переходе) отличается от светодиода тем, что грани кристалла образуют резонатор Фабри - Перо (см. Оптический резонатор). Когда порог генерации лазера превышен, то спект ральная полоса Р. и. подвергается сужению.

4036-71.jpg


Краевое спонтанное Р. и. GaAs и др. прямозонных полупроводников может обладать поляризацией. Причина поляризации - спин-орбитальное расщепление валентной зоны. В единичном акте рекомбинации электрона с лёгкой дыркой электрич. вектор излучения Е колеблется преим. вдоль направления квазиимпульса k рекомбинирующих частиц. Степень поляризации такого излучения (согласно теории) ~ 60% [3]. В акте рекомбинации электрона с тяжёлой дыркой E колеблется в плоскости, перпендикулярной k; степень поляризации при этом ~ 100%. Когда квазиимпульсы носителей распределены изотропно, то поляризация излучения исчезает. Т. к. неравновесные носители, возникающие при пробеге p - n-перехода, распределены по импульсам анизотропно, то Р. и. оказывается поляризованным [4, 5]. Анизотропия импульсного распределения рекомбинирующих носителей возникает и при туннельном просачивании через прямо смещённый p - n-переход. В этих условиях также наблюдается поляризация Р. и. [6].

Литература по рекомбинационному излучению

  1. 3и С., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., т. 2, М., 1984;
  2. Алферов Ж. И. и др., 100% внутренний квантовый выход излучательной рекомбинации в трехслойных гетеросветодиодах на основе системы AlAs - GaAs, "ФТП", 1975, т. 9, с. 462;
  3. Келдыш Л. В..Константинов О. В., Перель В. И., Эффекты поляризации при межзонном поглощении света в полупроводниках в сильном электрическом поле, "ФТП", 1969, т. 3, с. 1042;
  4. Царенков Б. В., Гладкий Б. И., Эффект поляризации спонтанного рекомбинационного излучения полупроводника в электрическом поле, "ФТП", 1969, т. 3, с. 1036;
  5. Константинов О. В., Перель В. И., Царенков Б. В., О причинах поляризации спонтанного рекомбинационного излучения полупроводников типа арсенида галлия в электрическом поле, "ФТП", 1969, т. 3, с. 1039;
  6. Алферов Ж. И. и др., Диагональное туннелирование и поляризация излучения в гетеропереходах AlxGa1-xAs - GaAs и p - n-переходах в GaAs, "ФТП", 1969, т. 3, с. 1054.

О. В. Константинов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution