Большая техническая энциклопедия
1 2 3 4 6
C J W Z
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЭВ ЭК ЭЛ ЭМ ЭН ЭО ЭП ЭР ЭС ЭТ ЭФ

Экситонный переход

 
Экситонные переходы, эффекты внутреннего электронного или многофононного поглощения на примесях, поглощение на свободных носителях - эти механизмы рассматриваются нами как малозначительные или весьма ограниченные в интересующем нас диапазоне частот, чтобы вносить заметный вклад в выделение тепла.
Спектры поглощения кристалла ПТС, рассчитанные по соответствующим спектрам отражения. Шкала на оси ординат соответствует кривой для 9 К. Остальные кривые в целях наглядности смещены относительно друг друга. В пользу существования экситонных переходов, начинающихся при 15600см 1 и простирающихся за 20800см 1, говорит простая теория Филпотта [126], который считает, что происхождение энергетических уровней в ПТС может быть описано с помощью двух модельных соединений, показанных на рис. 6.4.6, - винилацетилена и циклододекатриентриина.
Спектрограмма желтой водородоподобной серии линий поглощения экситопа в Сн2О при 4 2 К. Сверху указан номер членов серии, частоты к-рых удовлетворяют водородоподобной сериальной формуле. Это важно для изучения экситонных переходов в глубине основной полосы, где они обусловлены связанными электронно-дырочными парами, принадлежащими высоким подзонам. Около полос наблюдаются узкие области аномальной дисперсии показателя преломления; при этом экситонпый характер возбуждения делает возможным вблизи полос резкое усиление спе-цифич. Процесс излучат, аннигиляции экситонов приводит к появлению в области края основной полосы линий люминесценции, к-рые совпадают с линиями поглощения либо имеют небольшой длинноволновой сдвиг.
Теоретические кривые поглощения для экситонных переходов а-прямые разрешенные переходы, б - прямые запрещенные переходы.
Спектры излучения для переходов зона проводимости - акцептор в кремнии с испусканием фононов. а-акцептор бор. б-галлий. в-индий. Как и в случае межзонных и экситонных переходов, оптические переходы с участием примесных состояний могут сопровождаться испусканием и поглощением фононов.
Это соотношение определяет поляризацию и силы осцилляторов экситонных переходов F при учете смешивания молекулярных конфигураций.
Обратите внимание на наличие нескольких резких пиков, которые были идентифицированы экситонные переходы, связанные с квантовыми уровнями в яме ( см. гл. У некоторых из этих пиков, таких как п 1 и 2, проявляется дублетная структура, связанная с расщеплением валентных зон тяжелых и легких дырок в квантовых ямах ( более подробно см. гл. Вся основная структура в данном спектре может быть идентифицирована как оптические переходы на возбужденные экситонные состояния в этой яме. Между спектрами возбуждения фотолюминесценции и спектром поглощения на рис. 7.16 а имеется в общем хорошее согласие, хотя они и измерялись на КЯ с разной шириной.
Триплетный экси-тонный перенос в смешанных кристаллах нафталин - Л8 / наф-талин - 8. Обозначения. / v - интенсивность фосфоресценции сперхловушки 0-метял-нафталина. 1А - интенсивность фосфоресценции C10Hg. ITOT 4 IA С - концентрация СШН8. Заметим, что резкое возрастание вероятности миграции между ловушками происходит при Сс 0 1. Эта концентрация является порогом перколяции. При достижении критической концентрации С10Н8, равной в молярных долях Сс 0 09, происходит резкий экситонный переход диэлектрик - металл. При Сс 0 10 все излучение исходит из сверхловушек; миграция от ловушки к ловушке становится столь эффективной, что вероятность того, что за время жизни триплетный экситон встретит сверхловушку, равна единице. В работе Копельмана и др. [238] сообщалось о наблюдении аналогичной зависимости флуоресценции сверхловушек от концентрации Ci0H8, но критическое значение молярной доли легирующего вещества составляло - 0 5 0 1, В этом случае зондировалась миграция по сетке примесей С10Н8 синглетных экситонов; большое значение Сс было обусловлено более коротким временем жизни син-глетного экситона ( см, разд.
Как и в случае разрешенных переходов, это поглощение не-прерывнолереходит в поглощение квазиконтинуума, связанного с дискретными экситонными переходами, а при больших энергиях фотона поглощение стремится к зависимости ( hv - Ев) 1, вычисленной в пренебрежении экситонными эффектами. Форма края поглощения показана на фиг. В этом материале имеется два запрещенных края поглощения, разделенных энергией спин-орбитального взаимодействия, что приводит к появлению в спектре двух серий линий, которые можно легко разделить при низких температурах. В обеих сериях запрещенная линия / 1 очень слаба.
Далее, в рассмотренной выше теории не учитывается куло-новское взаимодействие между электроном и дыркой, приводящее к появлению экситонных переходов и заметно меняющее форму края, особенно при низких температурах. При комнатной температуре этот эффект проявляется в том, что излом на кривой поглощения становится более резким, а коэффициенты поглощения в общем больше тех, которые можно ожидать на основании рассмотренной выше простой теории. Однако экситонные эффекты наблюдаются только в относительно чистом материале: можно ожидать, что рассмотренная простая теория применима, либо когда кулоновское притяжение экранировано благодаря присутствию большой концентрации свободных носителей, либо когда времена свободного пробега носителей значительно уменьшены за счет присутствия дефектов или примесей, как это имеет место в сильно компенсированном материале.

Развита теория и непрямых экситонных переходов.
Тонкая структура края фундаментального поглощения в чистых эпитаксиальных слоях арсенида галлия при Г4 2 К - Толщина образцов. Если минимум экситонной зоны ( рис. 22) расположен не в точке К 0, то прямые экситонные переходы запрещены правилом отбора. Экситон не может передать фотону своего импульса, если его величина значительна. В этом случае происходят непрямые оптические переходы, сопровождающиеся поглощением или испусканием одного или нескольких фононов.
Все они относятся к полупроводниковым кристаллам. В молекулярных кристаллах [438] поляритонные эффекты в люминесценции должны быть выражены сильнее из-за относительно больших сил осцилляторов экситонных переходов.
Если дно экситонной зоны расположено в области волновых векторов k k0: QJc, то при низких температурах будет заселена лишь область зоны с k & k0, так что бесфононная экситон-ная люминесценция будет затруднена. Эксперимент, однако, свидетельствует о том, что это заключение во многих случаях не подтверждается ( ширина оказывается много больше k T [198]) и тем заметней, чем больше сила осциллятора экситонного перехода. Для того чтобы объяснить возможность такого рода эффекта, достаточно вспомнить, что запаздывающее взаимодействие приводит в области малых k к существенной перенормировке спектра экситона и к образованию поляритонов. Поэтому эти поляритоны сильно взаимодействуют с колебаниями решетки и ее дефектами, ибо именно электроны, а не поперечное электромагнитное поле непосредственно взаимодействуют с решеткой и именно для них наиболее вероятны процессы безызлучательного рассеяния энергии электронного ( экситонного) возбуждения в теплоту. Наоборот, у поляритонов с малыми k ( k QJc) экситонная часть энергии мала, а энергия поля поперечных фотонов преобладает. Эти поляритоны слабо рассеиваются на колебаниях решетки, способны добраться до поверхности кристалла и дать свет люминесценции.
Так как силы осцилляторов поверхностных экситонов на несколько порядков меньше сил осцилляторов объемных френкелевских экситонов, а спектры поверхностной и объемной областей перекрываются, поверхностные переходы обычно не наблюдаются. Их удается обнаружить, лишь используя тонкие кристаллы, что увеличивает отношение числа поверхностных и объемных состояний, а также низкие температуры и спектроскопические измерения на отражении, при которых в основном зондируется приповерхностная область кристаллов. Минимумы, обозначенные цифрами I, II и III, были приписаны поверхностным и подповерхностным ( вторая и третья молекулярные плоскости от поверхности) экситонным переходам. Пунктирной кривой показан коэффициент отражения объемного кристалла в отсутствие поверхностных переходов. Сравнение экспериментально полученных спектров отражения кристаллов, специально покрытых СН4, и кристаллов с чистой поверхностью позволяет отождествить некоторые линии в спектрах с поверхностными состояниями. Так, поскольку антирезонансная структура, обозначенная на рис. 1.4.40 цифрой I, в покрытом кристалле отсутствует, ее можно приписать поверхностным экситонам, связанным с первым молекулярным слоем.
В случае CdS [2.62] индуцированное электрическим полем изменение в комбинационном рассеянии света ГО-фононами наблюдалось только в условиях сильного резонанса, когда энергия падающих фотонов равнялась энергии экситонного перехода. Это свидетельствовало о том, что основной механизм при индуцированном электрическим полем рассеянии света в, CdS связан с эффектом Франца - Кел-дыща. Более подробное обсуждение этого механизма будет дано ниже.
Зависимости величины фототока / от интенсивности возбуждающего света / в кристалле ПТС. Для F II Ь ( ] результаты получены при возбуждении кристалла линией Аг-лазера с длиной волны 457 нм, а для F L b ( 2 - лампой накаливания, из спектра которой с помощью монохроматора выделен свет с длиной волны 497 нм. Напряженность электрического поля F 4 Ю3 В /. В отличие от антрацена для кристаллов ПТС имеются доказательства существования межзонных переходов. Из рассмотрения начальной рекомбинации носителей в ПТС станет более очевидно, что в этом веществе возможны также слабые автоионизационные переходы. J уже подчеркивалось, что существуют теоретические и экспериментальные подтверждения того, что в ПТС нижний оптический переход имеет экситон-ный характер с некоторой долей переноса заряда. В работе Лохнера и др. [99] приведены доказательства того, что ионизационный межзонный переход скрыт колебательной структурой этого основного по интенсивности экситонного перехода.
Более того, в области спектра 1 9 - 2 4 эВ, связанной с возбуждением экситонов [126], для Е, параллельного оси Ь, спектр ЭО хорошо коррелирует со спектром отражения, будучи смещенным относительно него в красную область примерно на 4 10 - 5 эВ в поле 7 104 В / см. В энергетическом диапазоне, начинающемся от - 2 4 эВ, в спектре ЭО появляется дублет, не имеющий двойника в спектре отражения. На рис. 6.4.10 линии дублета отмечены стрелками. В противоположность спектру ЭО для hv 2 4 эВ интенсивность линий дублета заметно зависит от температу ры. Поскольку в этой области спектра отражение, по существу, лишено каких-либо особенностей, можно сделать вывод о существовании перехода с малой силой осциллятора, в обычных условиях неразличимого из-за колебательной структуры экситонного перехода. Показано, что этот переход связан с межзонным возбуждением электрона, что подтверждает интерпретацию результатов измерения электропроводности кристаллов. Этот ас-пект будет рассмотрен в разд.
Как показывают спектры напыленного в вакууме тонкого слоя AgCl или AgBr, а также спектры рассеяния, эти галогениды интенсивно поглощают в УФ-области и мало в видимой области. Вид спектров сильно зависит от температуры ( рис. II. Его появление связывают с экситон-ным процессом. В экситоне электроны галогена не освобождаются, они связаны с образовавшимися дырками. В противоположность галогенидам щелочных металлов поглощение света галогенидами серебра в области прямого экситонного перехода приводит к фотопроводимости с более высоким квантовым выходом. Вероятно, это вызвано тем, что при передаче энергии возбуждения в обычно структурно нарушенную решетку AgX имеет место самоионизация или диссоциация. С повышением температуры спектры поглощения обнаруживают уменьшение экситонной полосы с одновременным красным смещением.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11