半导体中光子电子互作用教学课件_第1页
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第一章半导体中光子电子的相互作用半导体物理基础11半导体中量子跃迁的特点1.2直接带隙与间接带隙跃迁13光子密度分布14电子态密度与占据几率15跃迁速率与爱因斯坦关系6半导体中的载流子复合17增益系数与电流密度的关系小结G半导体物理基础能带单个原子—能级n当原子结合成晶体时,原子相互接近→电子壳层交叠→电子不再局限在某一个原子上→电子的共有化运动■内层电子变化不大,仍然是孤立能级,外层电子(价电子)由于电子的共有化运动,导致外层运动轨道容纳的电子个数增多,由于泡利不相容原理,能级→分裂→能带,能带是由N(固体中原子的个数)个靠得很近的能级组成,准连续。●原子相互靠近→能级分裂→能带(允带)允带和允带之间的能量间隔——禁带较低的能带被价电子填满,较高的能带是空的。对于半导体来说,能量最高的满带称为价带,能量最低的空带称为导带。导带:接收被激发的电子(半导体)价带:通常被价电子填满(半导体)E:导带底的能量●E:价带顶的能量●E:禁带宽度,是打破共价键所需的最小能量,是材料特有的重要特性。导体、半导体、绝缘体的能带论解释能带理论提出:一个晶体是否具有导电性,关键在于它是否有不满的能带存在。导体一下面能带是满带,上面能带是半满带绝缘体——下面能带(价带)是满带,上面能带(导带)是空带,且禁带宽度比较大半导体—下面能带(价带)是满带,上面能带(导带)是空带,且禁带宽度比较小,数量级约在leV左右电子和空穴半导体由于E2较小,在室温下,由于热激发或入射光子吸收,使得价带中一部分电子跃迁到导带中,一个电子由价带跃迁至导带,就在价带留下一个空量子状态,可以把它看成是带正电荷的准粒子,称之为空穴(hole)。这个过程是电子空穴对的产生,反之

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