Для доступа к данной книге необходима авторизация

Логин: пароль Запрос доступа

Теория поглощения и испускания света в полупроводниках

  

Грибковский В. П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках. Минск, «Наука и техника», 1975, - 464 с.

В книге с единой точки зрения излагается теория поглощения и усиления света, спонтанной и стимулированной рекомбинации в полупроводниках. Особое внимание уделено взаимодействию вещества с мощными потоками излучения, которые приводят к появлению эффектов насыщения. Впервые в монографической литературе по полупроводникам рассмотрен ряд принципиальных вопросов теории люминесценции: изложена методика вычисления люминесценции как превышения над фоном теплового испускания, сформулирован критерий появления отрицательной люминесценции, проанализировано универсальное соотношение между спектрами люминесценции и поглощения при отсутствии термодинамического равновесия, показана аналогия оптических свойств сложных молекул и полупроводников.

Рассчитана на научных сотрудников, аспирантов, специалистов, занимающихся разработкой, созданием и применением полупроводниковых лазеров, фототропных фильтров и оптоэлектронных устройств. Может быть также использована студентами физических факультетов вузов.



Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
§ 1. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Химическая связь в кристаллах.
Прямая и обратная решетки.
Классификация кристаллических решеток.
Индексы Миллера.
Определение ориентации кристаллов.
Несовершенства в кристаллических структурах.
§ 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ СОСТОЯНИЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
Модель Зоммерфельда. Плотность состояний.
Модель Кронига и Пенни. Энергетические зоны.
Функции Блоха.
Зоны Бриллюэна.
Классификация электронных состояний.
Эффективная масса.
Дырки.
Энергетические уровни примесей.
§ 3. СТАТИСТИКА ЭЛЕКТРОНОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Уровень Ферми в собственном невырожденном полупроводнике.
Интегралы Ферми — Дирака.
Произведение n0p0.
Фактор спинового вырождения примесного уровня.
Смещение уровня Ферми при легировании полупроводника.
Классификация твердых тел на проводники, изоляторы и полупроводники.
§ 4. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ
Колебания одномерной решетки, состоящей из одинаковых атомов.
Линейная цепочка, состоящая из атомов двух сортов.
Фононы.
§ 5. ЭКСИТОНЫ И ПОЛЯРОНЫ
Трансляционное и внутреннее движение экситонов большого радиуса.
Поляроны.
Глава II. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЕТА С ПОЛУПРОВОДНИКАМИ
§ 6. ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ ЗОНА — ЗОНА
Край полосы собственного поглощения.
Скорость суммарной спонтанной рекомбинации.
§ 7. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
Универсальное соотношение между спектрами поглощения и люминесценции.
Отрицательная люминесценция.
Линейная и квадратичная скорости люминесценции.
Энергетический и квантовый выход люминесценции.
Длительность люминесценции и времена жизни избыточных носителей.
Поляризация излучения.
Горячая люминесценция.
§ 8. ЭКСИТОННЫЙ МЕХАНИЗМ ПОГЛОЩЕНИЯ И ИСПУСКАНИЯ СВЕТА
Прямые оптические переходы свободных экситонов.
Непрямые экситонные оптические переходы.
Связанные экситоны.
Светоэкситоны (поляритоны).
Неравновесное распределение экситонов по кинетической энергии.
Кинетические уравнения.
Правило Урбаха.
§ 9. ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ В ПРИМЕСНОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ
Захват и эмиссия носителей заряда дефектами кристалла.
Примесное краевое поглощение и испускание.
Рекомбинация донорно-акцепторных пар.
§ 10. ПОГЛОЩЕНИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВОБОДНЫМИ НОСИТЕЛЯМИ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКОЙ
Поглощение света при переходах между подзонами одной вырожденной зоны.
Поглощение света кристаллической решеткой.
Собственные колебания плазмы.
§ 11. БЕЗЫЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ
Поверхностная рекомбинация.
§ 12. ИЗМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ СИЛ
Влияние давления на зонную структуру.
Эффект Келдыша-Франца.
Эффект Штарка.
Ионизация экситонов в электрическом поле.
Магнетооптические явления.
Модуляционная спектроскопия.
Глава III. ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА И ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПРИ ИНТЕНСИВНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ
§ 13. ЭФФЕКТЫ НАСЫЩЕНИЯ В СИСТЕМАХ С ДИСКРЕТНЫМИ УРОВНЯМИ ЭНЕРГИИ
Общее решение системы стационарных кинетических уравнений.
Параметры нелинейности.
Насыщение поглощения изотропной, линейно поляризованной и естественной радиации.
Вынужденный дихроизм.
Деполяризация люминесценции.
Обобщение классической формулы Левшина.
Гармонический осциллятор — уникальная модель вещества.
§ 14. ПРОСВЕТЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ НА ЧАСТОТЕ ВОЗБУЖДАЮЩЕГО СВЕТА
Модель параболических зон с правилом отбора по волновому вектору.
Модель параболических зон без правил отбора по волновому вектору.
Модель гауссовых примесных зон.
Влияние легирующих примесей на характер зависимости коэффициента поглощения от накачки.
Насыщение поглощения в условиях рекомбинации Оже.
§ 15. ДЕФОРМАЦИЯ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ. НАСЫЩЕНИЕ УСИЛЕНИЯ
Начальный этап изменения спектров поглощения и люминесценции.
Пределы деформации спектров поглощения и люминесценции.
Общие закономерности насыщения усиления.
Насыщение усиления в двухуровневой схеме.
§ 16. ДВУХФОТОННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ
Условия экспериментального наблюдения двухфотонного поглощения.
Фотолюминесценция и фотопроводимость при двухфотонном возбуждении.
Прохождение ультракоротких импульсов света через полупроводниковые кристаллы.
§ 17. НАСЫЩЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ В КОНЕЧНЫХ ОБЪЕМАХ ВЕЩЕСТВА
Экспериментальные методы обнаружения эффектов насыщения.
Расчет функции K(S) на основании экспериментальных данных.
Условие равномерного возбуждения просветляющегося цилиндрического стержня.
§ 18. ЭКСИТОН-ЭКСИТОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Экситонные молекулы.
Экситонная жидкость.
Бозе-эйнштейновская конденсация экситонов и экситонных молекул.
Многообразие форм коллективного взаимодействия носителей.
Глава IV. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ
§ 19. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Активные среды.
Способы накачки.
Оптические резонаторы.
Энергетическое и интерференционное условия получения генерации.
Генерация по трехуровневой и четырехуровневой схемам.
Влияние резонатора на поглощение света и люминесценцию.
§ 20. ЗАВИСИМОСТЬ ПОРОГОВОГО ТОКА ОТ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕЩЕСТВА И ПАРАМЕТРОВ РЕЗОНАТОРА
Соотношение между пороговым током, мощностью и квантовым выходом люминесценции.
Зависимость порога генерации от толщины активного слоя.
Зависимость порогового тока от коэффициента потерь в модели параболических зон.
Ток инверсии и параметр j0
Стимулированное испускание с участием хвостов зон и примесных зон.
Поглощение излучения свободными носителями в активном слое.
Температурная зависимость порогового тока для неоднородного активного слоя.
Учет зависимости функции плотности состояний от уровня заполнения зон.
§ 21. МОЩНОСТЬ И К.П.Д. ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ
Внутренний квантовый выход генерации.
Оптимальный режим генерации.
Экспериментальное определение лазерных параметров.
§ 22. СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРИРУЕМОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Одномодовый и многомодовый режимы генерации.
Экспериментальное определение спектра усиления активной среды на основании универсального соотношения (7.18).
Угол расходимости лазерного луча.
Лазеры с распределенной обратной связью.
§ 23. РАДИАЦИОННЫЙ ШУМ В ЛАЗЕРАХ
Коэффициент потерь радиации шума.
Влияние шума на порог генерации.
Рассеяние генерируемого излучения в активной среде.
Инжекционный лазер с непланарным p-n-переходом.
§ 24. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАЦИИ
Время задержки генерации.
Зависимость порогового тока от длительности возбуждающего импульса.
Переходный режим генерации.
Амплитудная и частотная автомодуляция излучения.
Генерация наносекундных импульсов излучения в режиме модулированной добротности.
Генерация пикосекундных импульсов излучения в режиме самосинхронизации мод.
§ 25. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ С ОПТИЧЕСКИМ И ЭЛЕКТРОННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Порог генерации с учетом насыщения поглощения возбуждающего света [768].
Мощность и к.п.д. генерации.
Просветление пассивных областей пластинчатых лазеров [769].
Экситонный механизм генерации излучения.
Возбуждение генерации пучком быстрых электронов.