Рассмотрим зонную диаграмму полупроводника, приведенную на рисунке 2. На ней показаны возможные излучательные переходы с участием примесей. Это переходы зона проводимости-примесь, примесь-валентная зона, примесь-примесь. Заметим, что примесные состояния можно разделить, в зависимости от энергии ионизации примесей, на мелкие и глубокие. Это условное деление имеет следующий смысл – волновые функции электронов на мелких примесных состояниях можно представить в виде волнового пакета зонных функций. Поэтому можно теоретически рассмотреть элементарный процесс захвата электронов на мелкий акцептор или дырки на мелкий донор.
Рисунок 2 - Энергетическая диаграмма примесных переходов
Для глубоких примесных центров, как правило, неизвестен вид волновой функции, поэтому теория оптических переходов развита в полуфеноменологических рамках.
Как правило, примесные переходы сопровождаются участием фононов, причем в излучении преобладает испускание фононов. В спектрах излучения наблюдаются фононные повторения. Они определяются как зонной структурой полупроводника, так и энергией ионизации примеси. В случае мелкой примеси в непрямом полупроводнике, когда при излучательной рекомбинации должен испускаться фонон, чем глубже примесный уровень, тем относительно менее вероятно испускание фононов, так как часть квазиимпульса отдается примеси.
|
|
Для глубоких примесных центров правила отбора, установленные для междузонных переходов, не играют существенной роли. Чем больше энергия ионизации примеси, т.е. чем сильнее связь примеси с решеткой, тем больше вероятность испускания фононов. Максимум в спектре излучения может приходиться на одном из фононных повторений.