20- мавзу. Қайтиш ва ютилиш спектрлари. Тўғри ўтишда хусусий ютилиш. Нотўғри ўтишда хусусий ютилиш

20- мавзу. Қайтиш ва ютилиш спектрлари. Тўғри ўтишда хусусий
ютилиш. Нотўғри ўтишда хусусий ютилиш
Яримўтказгичлар сиртида ёруғликнинг қайтишидаги спектри ва
ёруғликнинг яримўтказгичда ютилиш спектрлари. Тўғри ўтишда
хусусий
ютилиш. Нотўғри ўтишда хусусий ютилиш. Эркин заряд ташувчиларни
рекомбинация марказларида ютилиши. Киришмали ютилиш.
Absorbtsion
spektr - moddaning yutilish indeksining nurlanishning to'lqin
uzunligiga (yoki chastotasiga, to'lqin soniga, kvant energiyasiga va boshqalarga)
bog'liqligi. Bu materiyada energiya o'tishlari bilan bog'liq.
Absorbsiya spektrlari har
xil moddalar uchun har xil.
Tarixiy jihatdan, Quyosh spektridagi chiziqli optik yutilish spektrlarini birinchi
kuzatuvlari 1802 yilda Vollaston tomonidan amalga oshirilgan, ammo kashfiyotga
ahamiyat
bermagan, shu sababli ushbu satrlarni 1814-1815 yillarda ularni batafsil
o'rgangan boshqa bir olim Fraunhofer sharafiga "Fraunhofer" deb nomlangan.
Absorbtsion
spektrlarini o'lchash oq yorug'lik manbai bilan ham, monoxromatik
nurlanish manbalari bilan ham amalga oshirilishi mumkin.
Suyultirilgan gazlardagi deyarli erkin atomlar va molekulalar uchun optik
yutilish spektri alohida spektral chiziqlardan iborat va chiziq deyiladi.
Turli xil yutish spektrlariga
har xil moddalar mos keladi, bu esa moddaning
tarkibini aniqlash uchun spektroskopik usullardan foydalanishga imkon beradi. Qattiq
jismlar uchun assimilyatsiya spektrlari uzluksiz, lekin alohida chiziqlar ham mavjud.
1-rasm. NaCl kristalidagi F-markazlarining yutilish spektri
Absorbsiya spektrlaridan foydalangan holda optik yutilish chetidan yarimo
tkazgichli bandgapni aniqlash mumkin.
Yarimo'tkazgichlarda qattiq jismning xossalarini (uning
tasma tuzilishi va
holatlar zichligi) va kvaziparralarni o'rganishda eng muhim rol o'ynaydigan nur yutish
turlarini kuzatish mumkin.
zonadan zonaga optik o'tish;
nopoklik zonasi - optik o'tish;
aralashmalar orasidagi optik o'tish;
erkin tashuvchilarga singdirish (bu metallarga ham tegishli);
eksitonni yutish liniyalari;
fononlar va boshqa kvazipartikullarni o'z ichiga olgan yutilish.
Xususiy yutilishlar
Bizga ma’lumki, yarim o’tkazgichlar energetik sohalarining tuzilishi asosan
ikki xil bo’ladi, ya’ni to’g’ri energetik sohalar va noto’g’ri energetik sohalar.
Yorug’likning soha-soha bo’yicha o’tishi, ya’ni xususiy yutilishi (foton
yutilishi hisobiga elektronning valent sohasidan o’tkazuvchanlik sohasiga o’tishi)
holatida yutilish koeffitsiyentining foton energiyasiga bog’liqligi har xil bo’ladi.
1- rasm. Yarim o’tkazgichlardagi to’g’ri (a) va noto’g’ri (b)
2- elektron o’tishlar
To’g’ri yutilish bo’lgan holatda energiya va impuls saqlanish qonuni bajarilishi
lozim, ya’ni elektronning o’tkazuvchanlik holatdagi energiya qiymati,
uning valent
sohasidagi energiya qiymati fotonenergiyasiga teng bo’lishi va impulslar ham
shunday bo’lishi kerak. Chunki fotonning impulsi elektron impulsiga nisbatan juda
kichik bo’lganligi uchun u elektronning oxirgi holat impulsiga ta’sir etmaydi.
Bunda
yutilish koeffitsiyentining spektrga bog’liqligi quyidagicha ifodalanadi:
𝛼 = 𝐴 ∙ (ℎ𝜈)
1⁄2
(1)
Bunda
A – proporsionallik koeffitsiyenti.
Shuni ta’kidlash lozimki, (
) ifoda energetik sohalari parabola
bo’lgan holatlar uchundir. Kremniy kristallining zond tuzilishi quyidagi rasmda
ko’rsatilgan:
Bunda elektronning boshlang’ich holati
A va oxirgi holati
B bo’lib, sohalar aro
o’tish ikki bosqichdan iborat bo’ladi.
P1 impulsni
elektron hv energiyali fotonni
yutilishi natijasida valent sohadan to’g’ri o’tkazuvchanlik sohasiga vertikal chiqadi,
undan so’ng, har xil nuqsonlarga sochilish natijasida
P2 impuls bilan
B holatga o’tadi.
2 – rasm. hv foton yutgan elektronda sodir bo’ladigan jarayon