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固体的光学性质一、半导体与光之间的相互作用半导体入射光I0入射光I0反射光IR透射光It透射光It拉曼散射光IRM布里渊散射光IBL发光IPL根据半导体的不同种类、入射光的波长和强度的不同，光与半导体的相互作用也不同。决定半导体和光的相互作用------能带结构对于不同波长的光，由于它们的能量不同，将会对晶格和各种状态的电子产生影响，显示出各自的光电响应特性。射频微波红外可见紫外X射线

决定半导体光学性质最主要的波段：红外与可见光范围这是因为几乎所有半导体的带隙能量都在这个波长范围内。由于可见光到红外线的波长大约是半导体晶格常数的1000倍以上，所以半导体的光学性质可以用宏观的晶体光学常数（折射率和吸收系数）表示。因此，电磁波入射半导体的传播可用Maxwell方程描述。即Maxwell方程可以给出与电磁波频率有关的光学常数和表示半导体宏观性质的介电常数

()。从Maxwell方程触发推导半导体的光学常数对导体（半导体也近似成立）：

=0，在光频波长范围

r=1（1）（2）（3）（4）（3）式取旋度根据矢量运算法则：既有（5）设光是角频率

、速度v、沿x方向传播的平面波（5）带入（5）式，得或折射率定义真空中n是复数！于是可见，

0

，折射率为复数将折射率n写为复数形式：与比较知（1）（2）（1）（2）可联立求解得出上二式表明光学常数n、k与电学参数、r的关系n与k的物理意义带入可见，光以c/n0的速度向x方向传播，且振幅按e指数规律衰减。因此，n0是使光在半导体中速度比它在真空中传播速度减小的因子，k起着衰减作用。n0称折射率，而k称消光系数（或吸收率），n0、k都是

的函数。如果

=0（绝缘材料）n=n0

，k=0；没有衰减。

0，n为复数

，k

0；有衰减。半导体的n0和禁带宽度Eg之间存在如下经验关系：称为Moss定则，对于n40值的范围在30至440的半导体是正确的。吸收系数光通过半导体强度要减弱，是由于半导体吸收了光的能量，首先从能量的观点引出吸收系数：半导体半导体xx0x积分得

I(0)是x=0处的光强

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