Металлы со средним значением температуры плавления. Физические свойства полупроводников, страница 5

При прекращении облучения σ возвращается к исходному значению.

Релаксация фотопроводимости при возбуждении полупроводника прямоугольным импульсом

Dn_ст= tg₀

σ ~ Dn.

После выключения электромагнитного излучении

, где t_выкл – момент выключения.

При непрерывном освещении:

Dn = Dn_ст = tg₀ = tη₀αI,

Dσ=eη₀I(μ_n + μ_p)t.

Зависимость σ(I) линейна только при слабых световых потоках, т.к. при увеличении интенсивности I, часть ловушек захвата начинает превращаться в рекомбинационные.

Спектральная зависимость фотопроводимости соответствует спектрам оптического поглощения полупроводника.

Спектральная зависимость фотопроводимости полупроводников:

С – собственная; П – примесная проводимость

Спад при малых длинах волн связан с усилением роли поверхностных процессов рекомбинации и уменьшением глубины проникновения света в полупроводник.

На фотопроводимость влияет наличие примесей. Можно специально создавать примесные уровни, которые легко захватывают неосновные носители и труднее основные. Таким образом, увеличивается время жизни основных носителей. Положение спектрального максимума собственной проводимости определяет ширину запрещенной зоны. Для изготовления собственных фоторезисторов используются халькогениды элементов второй и четвертой групп.

Люминесценция.

Люминесценция - это нетепловое электромагнитное излучение с длительностью много большей, чем период световых колебаний. Акты возбуждения и излучения разделены во времени (и в пространстве) промежуточными процессами. Вещество, способное к люминесценции, называют люминофором. Люминофоры делятся на фотолюминофоры (возбуждаемые светом), катодолюминофоры (возбуждаемые электронным пучком) и электролюминофоры (возбуждаемые электрическим полем).

Согласно закону Стокса-Ломмеля, максимум спектра излучения всегда смещен по отношению к максимуму спектра поглощения в сторону более длинных волн, т.е. часть энергии необратимо рассеивается в веществе (стоксовы потери). Существуют материалы с отступлением от закона Стокса (антистоксовые) при высокой плотности оптического возбуждения.

Люминесцентные свойства зависят от концентрации дефектов структуры и примесей. Люминесценцию можно разделить на внутрицентровую и рекомбинационную. Для внутрицентровой все процессы поглощения и испускания происходят внутри введенных в решетку ионов-активаторов. Сама решетка играет пассивную роль и возбуждение люминофора не сопровождается ионизацией центра свечения, т.к. основное возбужденное состояние является локальными уровнями внутри запрещенной зоны.

Прямая рекомбинация реализуется очень редко. Гораздо чаще она осуществляется через примесные уровни (мелкие и глубокие).

В большинстве случаев рекомбинация является безизлучательной, т.е. энергия передается решетке и люминесценции не происходит.

Люминесценция может быть спонтанной и вынужденной (индуцированной). Спонтанные акты излучения происходят независимо в различные моменты времени и излучение является некогерентным. Вынужденная люминесценция происходит под действием внешнего электромагнитного поля с соответствующей ему частотой, поляризацией, фазой и направлением распределения фотонов (т.е. когерентно).

Люминесценция используется в лампах видимого света, в которых покрытие из люминофора преобразует УФ-излучение электрического разряда в парах ртути в видимый свет. Также используется в электронно-лучевых трубках (катодолюминесценция).

Электролюминесценцию делят на инжекционную и предпробойную. Инжекционная наблюдается при включении p-n-перехода в прямом направлении. Она лежит в основе действия светодиодов и полупроводниковых лазеров. Излучение происходит в результате рекомбинации неосновных носителей заряда, обладающих избыточной концентрацией.

Предпробойная люминесценция наблюдается в полях, близких к полю пробоя, т.к. в сильных полях развиваются процессы ударной ионизации, приводящие к увеличению концентрации неосновных носителей заряда, которые рекомбинируют с основными. Может наблюдаться как в переменном, так и постоянном полях.