Большие концентрации примесей и правила отбора для переходов
17 марта, 2014 
admin На природу излучательных переходов очень сильно влияют примеси. В результате возможны непрямые переходы, отличающиеся от тех, для которых кс ф ку в экстремумах зон (разд. 3.1.1). Квазиимпульс сохраняется из-за рассеяния На ионизированных примесях вплоть до
| kc - kv | ^ (4me2/ekBT)y (3.31)
Если правила отбора допускают переходы между любыми состояниями валентной зоны и зоны проводимости, коэффициент поглощения в невырожденном материале описывается выражением
а = D (hv — Egf, (3.32)
которое отличается от выражения (3.3). Значительно более сложный вид зависимости a(hv) вблизи Es имеет место для вырожденного распределения, используемого в светодиодах [247]. Для п « 1019 см~3 неравенство (3.31) перестает быть справедливым при hv — Eg « Еа при больших энергиях справедливо вы
ражение (3.3).
Влияние большой концентрации доноров на правила отбора для прямых переходов показано на InSb [23]. Если переходы
с сохранением квазиимпульса являются основными, то ширина - полосы люминесценции на уровне половины интенсивности ограш| ничена величиной [(% + т*)/т*]йвТ для случая, когда дырочИ ный газ невырожден. Этот предел для InSb приблизительно раН вен 25 kBT, что составляет 8,7 мэВ при 4,2 К. Однако экспериИ ментально полученная ширина полосы значительно больше этопИ предельного значения для п > 1016 см-3 (рис. 3.45). Если бы наН соблюдался закон сохранения квазиимпульса, спектр люминесИ ценции простирался бы до Ер и затем резко падал. Однако на-Я блюдаемые полосы при больших п спадают уже при энергиях, Щ значительно меньших вычисленных значений ЕР (рис. 3.45). Это 1 расхождение не может быть связано с самопоглощением, кото - і рое существенно только для переходов с участием уровней, рас - J положенных ниже Ер на величину, не превышающую квТ. >
|
Vl |
|
Вертикальные стрелки указывают положение квазиуровня Ферми для электронов (отсчитанного от максимума валентной зоны). Расширение спектров с увеличением легирования - связывается при малых энергиях с хвостом плотности состояния зоны проводимости (рис. 2.6), а при высоких энергиях—с переходами (невертикалъиыми) через примесные центры (см. вставку). |
Таким образом, это явление связано с уменьшением вклада ; невертикальных переходов, при которых Дк велико [выражение (3.31)]. В работе [238а] показано, что в горячей плазме сво - ] бодных носителей в чистом GaAs наблюдаются переходы без | сохранения квазиимпульса к, которые определяют рекомбина - 1 ционный процесс зона — зона с большим коэффициентом усиле - I ния. Плазма вырожденных носителей образуется вследствие не - ! стационарного фотовозбуждения, а не высокого уровня легирования.
Опубликовано в СВЕТОДИОДЫ