Главная > Разное > Теория поглощения и испускания света в полупроводниках
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Поверхностная рекомбинация.

Зонная теория, разработанная для бесконечно протяженных кристаллов, строго говоря, к поверхностному слою неприменима. На границе кристалла периодическая кристаллическая решетка терпит разрыв. Еще в 1932 г. с помощью одномерной модели Кронига и Пенни (§ 2) И. Е. Тамм показал, что на границе кристалла в запрещенной зоне появляются разрешенные уровни энергии, названные впоследствии его именем. К аналогичному выводу пришел В. Шокли исходя из других соображений.

На границе кристалла обрываются валентные связи, сильно искажается периодический потенциал, нарушается симметрия элементарных ячеек. Поэтому даже если кристалл ограничен идеальными плоскостями, расположение атомов на которых соответствует их расположению на эквивалентных плоскостях в глубине образца, зонная структура приповерхностного слоя будет отличаться от зонной структуры объема.

В реальных кристаллах поверхности далеко не идеальны. На них имеются выступы и впадины, адсорбированные атомы, незаполненные узлы решетки и т. д. Поэтому в приповерхностном слое запрещенная зона может вообще отсутствовать. Об этом свидетельствуют некоторые экспериментальные результаты, для объяснения которых необходимо предположить, что в запрещенной зоне имеется квазинепрерывный спектр разрешенных уровней энергии [343, 344].

Если электрон и дырка находятся от поверхности на расстоянии порядка диффузионной длины, они могут рекомбинировать безызлучательно через непрерывный набор поверхностных состояний. Поэтому возбуждение фотолюминесценции в приповерхностном слое, как правило, менее эффективно, чем в глубине кристалла. Аналогичные свойства присущи некоторым дефектам кристалла, которые можно рассматривать как внутренние микроскопические поверхности.

Кинетика рекомбинации электронов и дырок через квазинепрерывный спектр поверхностных состояний исследована в работе [345].

При рассмотрении поглощения света свободными носителями (§ 10) уже было показано, что приповерхностный слой и объем кристалла характеризуются различными коэффициентами поглощения. Влияние этого слоя необходимо учитывать во многих явлениях, связанных с взаимодействием света и вещества.

Если образец облучается светом, длина волны которого соответствует значению коэффициента поглощения порядка то возбуждается только небольшой приповерхностный слой. Поэтому даже в толстых образцах роль приповерхностного слоя в поглощении и испускании света может быть существенной. В тонких пленках, которые все шцре применяются в интегральных схемах микроэлектроники, в оптоэлектронных устройствах, в лазерной технике, голографии и других областях науки и техники, роль приповерхностных слоев возрастает еще больше.

Неоптические переходы в дефектах кристалла. В реальном кристалле может содержаться значительное количество дефектов, сложных комплексов и микроскопических включений. Если они обладают непрерывным или квазинепрерывным энергетическим спектром, то электроны и дырки будут стекаться к ним и безызлучательно рекомбинировать [341], [346]. Детальное рассмотрение этого вопроса оправдано для конкретных типов дефектов и выходит за рамки настоящей монографии.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление