Саусгейт [193] заметил, что форма спектральной полосы фотолюминесценции, вычисленная из спектра поглощения при 77 К в предположении выполнения условий детального равно­весия (используется выражение типа (3.8) для вырожденного материала [19]), значительно отличается от экспериментально полученного спектра. Это отличие связывается с отсутствием теплового равновесия для инжектированных носителей, прежде всег|> для дырок на хвосте в глубине зоны. Предполагается, что волновые функции дырок пространственно локализованы в тех областях, где концентрация ионизированных акцепторов очень высока, а концентрация ионизированных доноров очень мала. Для этих дырок возникает запрещенная зона по подвижности в том смысле, который принимается при описании аморфных по­лупроводников [194]. Эта зона близка к среднему значению ширины запрещенной зоны [меньшему, чем Eg, из-за сужения запрещенной зоны (разд. 3.3.3)], что ведет к появлению свойств, аналогичных наблюдаемым для переходов на донорно-акцеп­торных парах в невырожденном материале (раз. 3.2.1). Форма полосы излучения при фотолюминесценции сильнолегирован­ного вырожденного GaAs : Si вблизи 1,4 эВ при 77 К изменяется с изме<нением интенсивности возбуждения. Наблюдалось боль­шое увеличение времени релаксации люминесценции с умень­шением энергии фотона внутри спектральной полосы излучения (рис. 3.36) [195]. Эти эффекты характерны для люминесценции с участием донорно-акцепторных пар, они связаны с большим вкладом переходов между локализованными и пространственно разделенными состояниями на хвостах зон, соответствующих малым энергиям переходов [195]. Необходимо ввести предпо­ложение о том, что при низких температурах (<С150 К) равно­весие между глубокими состояниями в хвостах валентной зоны и зоны проводимости не имеет места.

Подобные явления наблюдались, как сообщалось в работе [195а], в сильнолегированном GaAs, содержащем доноры Те и акцепторы Ge. Такие отклонения от квазиравновесия не были обнаружены в проведенных исследованиях разрешенных во вре­мени спектров лазеров на двойных гетеропереходах GaAs — GaAlAs, в которых активная область была сильно легирована

Видно быстрое уменьшение времени спада, относящегося к хвосту межзонных переходов, лежащему ниже 1,45 эВ. Большие времена нарастания н отсутствие начальной задержки при спаде люминесценции с малыми энергиями фотонов отражают отсутствие теплового равновесия в хвостах зон до возникновения люминесценции. Форма спектральной зависи­мости времени спада аналогична той, которая наблюдается в случае люминесценции при переходах на донорно-акцепторных парах, хотя в спектрах таких сильнолегированиых кристаллов не видно никакой структуры.

Si [196]. Времена релаксации люминесценции для малых энер­гий фотонов быстро уменьшаются, а квантовый выход фотолю­минесценции г) быстро падает с увеличением температуры выше приблизительно 80 К. Вероятно, оба эти эффекта являются след­ствием того, что при повышенных температурах достигается теп­ловое равновесие. Термическое гашение г) происходит тогда, когда носители, первоначально захваченные на локализованные глубокие уровни на хвостах зон, термически перебрасываются на нелокализованные состояния с большой энергией, откуда они могут быть захвачены на обязательно имеющиеся неконтроли­руемые центры безызлучательной рекомбинации.

7 3jk. i-’-u