Оптические свойства арсенида индия.
Наибольший практический интерес представляет спектральный диапазон в близи края собственного поглощения. Именно в этой области длин волн (3-5 мкм) работают фотоприемники, изготовленные из эпитаксиальных структур арсенида индия.
Поглощение света в толстом полупроводника может быть описано выражением
------I=I0(1-k)×exp(-aX),------(1)
где I0 - интенсивность падающего излучения, k - коэффициент отражения, a - коэффициент поглощения, X - координата.
Величина коэффициента отражения в близи края собственного поглощения не превышает 30-40% и может быть оценена из выражения
------(2)
где n - показатель преломления.
В полупроводниках, как правило, одновременно работает несколько механизмов поглощения света. Основные из них:
собственное или фундаментальное поглощение;
эксионное;
поглощение свободными носителями;
решетчатое;
внутризонное.
Полный коэффициент поглощения в случае одновременного участия нескольких механизмов поглощения равен:
. ------(3)
В указанном диапазоне длин волн 3-5 мкм и обычно используемой области температур 77-300 К работает в основном два механизма: собственное поглощение и поглощение на свободных носителях. В области собственного поглощения прямозонная структура арсенида индия обуславливает резкую зависимость коэффициента поглощения от энергии:
,
(4)
где e - заряд электрона, h - постоянная Планка, с - скорость света. В арсениде индия n-типа величина Еg=0.35 эВ при Т=300 К, а показатель степени в выражении для a=0.85 n=1, в материале р-типа Еg=0.36 эВ, а n=0.5.
В легированных образцах за счет малой эффективной массы электронов с увеличением концентрации носителей происходит быстрое заполнение зоны проводимости электронами, в следствии чего уровень Ферми находится выше дна зоны проводимости на величину энергии DEn. В этом случае коэффициент поглощения описывается выражением
------(5)
т.е. происходит сдвиг края поглощения в сторону больших энергий.
Поглощение на свободных носителях в области длин волн, превышающих 3 мкм, хотя слабее, чем собственное, тем не менее может играть значительную роль в сильно легированных образцах. В этом случае a описывается выражением
------(6)
где n - показатель преломления, s - проводимость, l - длина волны, 
Оценки показывают, что при l=3 мкм и n=1018 см-3 в пластине арсенида индия толщиной 400 мкм поглотится около 80% светового потока.
Смотрите также
Хроматографическое разделение углеводов
Хроматография (от греч. chroma, родительный падеж chromatos - цвет, краска), физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами - не ...
Основные типы химической связи
Вам известно, что атомы могут соединяться друг с
другом с образованием как простых, так и сложных веществ. При этом образуются
различного типа химические связи: ионная, ковалентная (неполярн ...