Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Физическая химия -> Шувалов Л.А. -> "Современная кристалография. Том 4" -> 153

Современная кристалография. Том 4 - Шувалов Л.А.

Шувалов Л.А. Современная кристалография. Том 4 — М.: Наука, 1981. — 496 c.
Скачать (прямая ссылка): sovremennayakristalografiyatom41981.djv
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 240 >> Следующая

Поскольку внутри зон равновесие устанавливается за время порядка 10-13
сек, можно считать, что все переброшенные в зону проводимости электроны
успевают прийти в тепловое равновесие с решеткой, т. е. сосредоточиваются
в тонком слое вблизи дна зоны проводимости; аналогично все дырки будут
сосредоточены вблизи потолка валентной зоны. Следовательно, в
полупроводниковых кристаллах возможно усиление или генерация излучения,
энергия кванта которого примерно равна ширине запрещенной зоны. При этом
состояние с отрицательной температурой может создаваться только путем
нарушения межзонного равновесия.
В случае диэлектрических лазеров основным методом создания инверсной
заселенности является оптическая накачка. Недостатком этого метода
является низкий коэффициент преобразования, обусловленный широким
спектром источников накачки. При этом коротковолновое излучение
поглощается в тонком поверхностном слое кристалла, превращаясь в тепло, а
длинноволновое не поглощается кристаллом вообще, т. е. не участвует в
возбуждении. Более перспективен метод электронно-лучевого возбуждения,
поскольку электроны полностью поглощаются в твердых телах, однако большой
недостаток этого метода связан с образованием радиационных дефектов в
облучаемом кристалле и с относительной громоздкостью устройств накачки
электронных пушек и источников их питания. По этим причинам
электроннолучевая накачка используется только при создании лазеров на
таких кри-ZTnOJIGaNB ИКтТ°дНевозмоишо изготовить /j-n-переходы (CdS.
CdSe,
nno?vlr9 П(фСПе'ттвиьш способом создания инверсной заселенности рез Jp-
^дВЬ,Х КриСталлах является инжекция электронов и дырок че-
ходом^Сп-област1РакптпСУТЬ ЭТ0Г0 мет°Да- Представим кристалл с р-н-нере-
оГ>.пасть - акцритор"оЙЮ1ПпиИ?Ь1ГО ЛегирмваШ1 "опорной примесью, л ?
достаточно МНОГО чтичстт'(tm) " 30110 проводимости "-области 6>Д1
на акцепторных уровнях 'т^ '* Элек!Р01Ш валоитной зоны будут находнтьс
> т. е. в этой зоне образуется достаточно много сно-
311
ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЕ ПЕРЕХОДЫ
Рис. 188
Межаонная шшсрсная засе-ленность уровней в полупроводниковом кристалле
гп и гр - квазиуровни Ферми электронов и дырок;
1 и 2 - области занятых и свободных состояний соответственно
бодных мест, на которые могли бы перейти электроны из зоны проводимости.
Если бы эти две части кристалла не были разделены р-/г-переходом,
электроны зоны проводимости смогли бы "свалиться" в валентную зону и
рекомбинировать с дырками, в результате чего можно было бы получить яркий
импульс света рекомбинационного излучения (рис. 188). Следовательно, если
бы можно было каким-то способом убрать потенциальный барьер р-п-пе-
рехода. то можно было бы получить в кристалле с р-n-переходом инверсную
заселенность уровней.
Как говорилось выше, потенциальный барьер р-/г-перехода можно понизить
путем приложения напряжения в прямом направлении. При высоких уровнях
легирования, когда обе части кристалла оказываются практически
вырожденными, квазиуровни Ферми 1 электронов и дырок располагаются внутри
зон. Если к такому кристаллу приложить напряжение V в прямом направлении,
величина которого удовлетворяет условию eV^>Eg, то барьер р-n-перехода
практически исчезнет и через кристалл потечет сильный ток. Вследствие
исчезновения потенциального барьера электроны из зоны проводимости n-
области будут переходить в валентную зону р-об-ласти и интенсивно
рекомбинировать с дырками. В некоторых полупроводниках эта рекомбинация
сопровождается интенсивным излучением фотонов. Именно такие
полупроводники (GaAs, InAs, InSb и т. д.) и используются для изготовления
лазеров.
Процесс рекомбинации неосновных носителей, естественно, сопровождается
обеднением соответствующих зон. Поэтому для воспроизведения инверсной
заселенности необходимо непрерывно восполнять убывание неравновесных
носителей путем инжекции электронов в "-область и дырок в p-область. Эта
инжекция осуществляется за счет внешнего источника тока, который и играет
в данном случае роль источника накачки.
1 При появлении в зонах кристалла перавнонесных носителей уровень
Ферми eF расщепляется на квазнуровпн электронов е" и дырок ер, каждый из
которых смещается по направлению к своей зопе. Чем выше концентрация
носителей, тем ближе еп и ер подходят к дну зоны проводимости н потолку
валентной зоны. В вырожденных полупроводниках кназиуровни располагаются
внутри сиитиетстпующих зон.
тАг
-Jlr
тЛ-
fiw
ГЛАВА ПЯТАЯ. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КРИСТАЛЛЫ
312
Известно, что для создания режима генерации необходимо установить
положительную обратную связь между процессами излучения и поглощения.
Такая связь в обычных лазерах создается с помощью резонатора Фабри~Пе-ро
с плоскопараллелышми зеркалами. В полупроводниковых лазерах резонатором
служит сам образец, так как полупроводники обладают высоким показателем
преломления (п=3-4) и граница раздела полупроводник-воздух способна
отражать до 30% излучения. Параллельность таких "зеркал" обеспечивается
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 240 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама