1、半导体对光的吸收,本征吸收,半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带,在价带中留下空穴,产生等量的电子与空穴,这种吸收过程叫本征吸收。 产生本征吸收的条件:入射光子的能量(h)至少要等于材料的禁带宽度Eg。即hEg 半导体对光的吸收主要是本征吸收。对于硅材料,本征吸收的吸收系数比非本征吸收的吸收系数要大几十倍到几万倍,一般照明下只考虑本征吸收,可认为硅对波长大于1.15m的可见光透明。,截止波长g :半导体禁带宽度会随着温度的升高而减小,所以光吸收截止波长也将随着温度的升高而增长 。,非本征吸收,非本征吸收包括杂质吸收、自由载流子吸收、激子吸收和晶格吸收等。,杂质吸收:杂质能级上的电子(或
2、空穴)吸收光子能量从杂质能级跃迁到导带(空穴跃迁到价带),这种吸收称为杂质吸收。杂质吸收的波长阈值多在红外区或远红外区。 自由载流子吸收:导带内的电子或价带内的空穴也能吸收光子能量,使它在本能带内由低能级迁移到高能级,这种吸收称为自由载流子吸收,表现为红外吸收。,激子吸收:价带中的电子吸收小于禁带宽度的光子能量也能离开价带,但因能量不够还不能跃迁到导带成为自由电子。这时,电子实际还与空穴保持着库仑力的相互作用,形成一个电中性系统,称为激子。能产生激子的光吸收称为激子吸收。这种吸收的光谱多密集与本征吸收波长阈值的红外一侧。 晶格吸收:半导体原子能吸收能量较低的光子,并将其能量直接变为晶格的振动能,从而在远红外区形成一个连续的吸收带,这种吸收称为晶格吸收。,