Всегда ли рекомбинация в полупроводниках приводит к образованию фотонов? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

Я имею в виду, они всегда генерируют фотоны или есть какая-либо рекомбинация, когда на выходе чисто фононы или вообще нет излучения (при оже-рекомбинации энергия передается другому носителю, прежде чем вернуться в исходное состояние; фотоны ??).

Также обязательно ли, чтобы перевозчик сам возвращался в исходное состояние?

Также всегда ли происходит переход между нижней полосой CB и верхней полосой VB?

Ответы [ 2 ]

2 голосов
/

Когда вы возбуждаете полупроводник, вы обычно генерируете много электронов и дырок. При детальном изучении они будут иметь богатую динамику, так как есть несколько путей рекомбинации, как вы упоминаете в своем вопросе. Вопрос всегда состоит в том, насколько вероятен определенный процесс, т. Е. Насколько велик его элемент матрицы перехода.

Оптические переходы

Необходимое требование для оптического перехода состоит в том, что у вас есть электрон и дырка в двух состояниях, которые допускают оптический (дипольный) переход. Для этого должны применяться типичные правила отбора, и еще одним важным моментом является разница в импульсе. Например, в Si самое высокое состояние VB (в точке $\Gamma$) и самое низкое состояние CB (близко к точке $X$) имеют сильную разницу $k$, и поэтому прямые оптические переходы невозможны. В этом случае вам понадобится помощь фононов, чтобы преодолеть разницу k для излучения фотона. Другим типичным процессом является создание экситонных состояний, которые в дальнейшем могут выполнять оптическую рекомбинацию.

Безызлучательные переходы Как вы предположили, действительно возможно рекомбинировать электроны и дырки, не испуская фотон. Возможно, самый простой процесс - это оже-процесс, когда энергия электронов и дырок переходит к третьей частице (электрону или дыре), которая поглощает энергию и сама становится возбужденной. Проблема с прямым излучением фононов заключается в том, что вы должны согласовывать энергию и импульс с фононом, который вы создаете. Но свойства фононов определяются их дисперсионным соотношением, поэтому нужный вам фонон может не существовать. Для совершенных полупроводников эти прямые фононные процессы не играют важной роли (по крайней мере, насколько мне известно - контрпримеры приветствуются). Когда дефекты и примеси вступают в игру, это меняется. Существует несколько примеров нерадиационной релаксации возбужденных состояний дефектов.

На ваш вопрос, должен ли электрон снова вернуться в свое исходное состояние, в КМ не существует такого понятия, как "именно этот электрон". Частицы неразличимы, поэтому ответ - нет.

0 голосов
/

Межзонная рекомбинация с излучающим pnonon очень вероятна только в полупроводниках с узкой шириной запрещенной зоны (когда ширина запрещенной зоны сравнима с энергией оптического фонона). На самом деле это является основным препятствием для создания инверсионной населенности для ТГц и полупроводниковых лазеров среднего инфракрасного диапазона. Это касается как межзонных, так и межподзонных переходов.

Также всегда ли происходит переход между нижней полосой CB и верхней полосой VB?

Скорее всего, поскольку, согласно распределению Ферми-Дирака, большинство электронов населяет дно зоны проводимости, а большинство дырок населяет вершину валентной зоны.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...