半导体光学16发光谱教程文件.ppt

4.发光谱 ①激子极化激元发光非常微扰（即使在低温下）. ▲半导体总发光效率 通常很低,对于 直隙材料, ▲原因： ●半导体内主要的复合过程是涉及缺陷中心非辐射复合过程（大部分辐射来自于 束 缚激子复合物,施主-受主对和其它缺陷中心）. ●激子极化激元在传播中可能被杂质或声子散射,或被俘获. ●内反射. 在许多情况下,光子即使达到介质表面还可能被反射回来.LPB中瓶颈处,折射率n=5,典型临界角 容易发生全反射. ●自由激子极化激元复合发光还受到小逃逸层的限制. 极化强度 相驰豫时间. 为 小逃逸层厚度 作为比较,共振区内, 对应带间跃迁,激发光穿透距离为 激子扩散范围为 ②光致发光 ●光子被吸收, 产生e-h对； ●光子在样品体内传播:e-h对扩散与复合； 瓶颈区域 激子经历寿命 后复合,发出光子, 该光子在晶体中传输一短距离后又产生新的激子,这是激子传输能量的一种重要形式,可以在相当大距离范围进行,已由发光实验直接观察到. ●最后激子复合向表面出射的光子. 在光致发光实验中,最强的激发（带间激发）一般发生在样品表面附近. 光子经过 更重要的意义. ④自由激子, 自由激子极化激元复合发光 驰豫 连续态激子发出声子驰豫到低能态： 低温下 激子位于LPB,可以 进一步发出声子驰豫到瓶颈积累； 高温下, 激子位于LPB的类激子部分（按Boltzmann分布）,纵模支, UPB上. ●发光谱 ZnO (a) (b) 峰值来自于 UPB,附加极化激元和纵模激子复合. (c) (d) ●LO-声子伴线 激子极化激元从类激子支或瓶颈部分向类光子支跃迁,同时发射一个或多个LO-声子(LO-声子与载流子耦合比TO-声子和AP都强). 类光子支发激子极化激元几乎无衰减长距离传播,以相当高的几率穿过介质表面进入真空.在此谱线区域,折射率 （大于瓶颈 处 光发生全反射机会减弱）,发光 效率较高. 若忽略瓶颈部分,视激子按照oltzmann分布, 激子数为 其中 发光强度为 其中 为偶极跃 迁下且 处激子能量. 跃迁几率 ,发射一个LO声子, 类光子激子极化激元 的波矢可略. ,发射两个LO声子, 直接反应了激子极化激元的初态粒子数分布. A.自由激子辐射不可见. B.束缚激子复合发光约为3.34eV. C.低能端尾部来自于”瓶颈”,以上公式中未考虑. D.理论值：晶格的温度等于类激子极化激元气的温度，与实验值复合很好. 第一支声子伴线与第二支声子伴线的强度积分正比于温度 A.体激发：红宝石激光产生双光子激发，厚度在毫米范围内,样品激发相对较均匀. 面激发：紫外激发到连续态, 厚度在微米范围内. B.在 范围内,两者激发的效果 一致；当 两者激发的效果偏离. 降低,以至于低于 即 这是由于吸收尾引起的光子再吸 收(影响高温下激子极化激元的逃逸深度). 对于吸收尾,光子能量一定, 温度越高, 吸收系数越大,温度一定,光子能量越大,吸收系数越大.因此, 中光子比 中光子吸收更强,而体激发情况下吸收强于面激发情况. 14.4 激子极化激元色散关系的实验测定 1.利用反射谱中FP模 FP模 反射谱中测出 m=1确定后, 即确定. ② (附近R最小)之后,UPB出现.LPB 占传播模中比例减弱. FP模对透射谱的调制 减弱,因此. 对反射谱的调制减弱. 2.布里渊散射 散射声学声子： 点处， 背向散射, 背向散射, GaSe,CdS,ZnSe中观察到. 3.折射率