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(共12张PPT)
光电导
一、附加电导率：光电导
光电导
1. 光照射半导体，使其电导率改变的现象为光电导效应。
包括以下过程信息：光吸收；载流子激发与迁移；复合与陷阱效应。
认为 n是一致的， p也是一致的。
（1）本征光电导：本征吸收引起载流子数目变化。
（2）杂质光电导：杂质吸收引起载流子数目变化。
（3）带内光电导：载流子吸收引起载流子迁移率变化，但不引起载流子数目变化。
1、本征吸收：电子带－带跃迁引起的光吸收。
分为直接跃迁和间接跃迁
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直接跃迁：只有电子与光子的作用，一级过程，电子跃迁前后波矢改变很小，可以忽略，所以又称为垂直跃迁。
间接跃迁：电子和光子作用，电子和声子作用，二级过程，电子跃迁前后波矢改变较大。
引起吸收的能量阈值：Eg
吸收谱：为连续谱，在吸收谱高能侧（短波侧）。
2、激子吸收：
电子吸收小于Eg的光子，形成激子，引起光吸收。
激子能级：为激子中电子能量位置，n个，n=1为基态能级。
激子束缚能：激子基态能级与导带底之间的能量差 。
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exciton
吸收谱：为分立谱（线状谱），能量分布略低于本征吸收谱，在本征吸收限长波一侧，在低温可以测到。
引起吸收的能量阈值：
Eg－
3、自由载流子吸收：
自由载流子吸收小于Eg的光子，在同一能带内跃迁，引起光吸收。
吸收过程：吸收光子＋吸收或释放声子。
（存在子带间跃迁：基态－激发态跃迁，形成线状谱）
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吸收谱：在本征吸收限长波一侧，吸收系数随波长的增加而增大。吸收系数与散射机制有关。
4、杂质吸收：
占据杂质能级的电子或空穴的跃迁所引起的光吸收。
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a.中性杂质吸收：光吸收使杂质电离；吸收能量阈值为EI
b.电离杂质吸收：光吸收使电离杂质恢复中性状态；
吸收能量阈值为Eg－EI
吸收谱：在本征吸收限长波一侧，均形成连续谱。
对于浅杂质，通常Eg-EI>EI，则：
电离杂质吸收谱在中性杂质吸收谱高能侧.
深能级中性杂质吸收谱在浅能级中性杂质吸收谱高能侧.
深能级杂质EI(DL)>EI(SL)，则：
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5、晶格振动吸收： 光子与晶格振动的相互作用引起的光吸收。
吸收过程：吸收光子＋吸收或释放声子。
吸收谱：远红外区。
光照产生的非平衡载流子，开始时它们的能量比平衡载流子的平均能量高，或者说这些载流子的分布不同于平衡分布。但经过极短的时间，通过和晶格的碰撞，它们把多余的能量传递给晶格，使本身的能量相应于平衡分布。因此，非平衡载流子在其存在的大部分时间内，与平衡载流子的迁移率相同。
认为 n是一致的， p也是一致的。
WHY
本征光电导
二、定态光电导及其弛豫过程
1.定态光电导：恒定光照下，达到稳定态的光电导；
2.光电导的弛豫：光照 光电导率逐渐增加 稳定；
停止光照后 光电导率逐渐下降 消失。
光电导的弛豫反映了光生载流子的积累和消失过程。
3. I：光强（单位时间，通过单位面积的光子数），
设强度为I的光均匀地垂直照射到样品表面，α为吸收系数，
, 则
吸收一个光子产生载流子的数目
如果I是以光子数表示的光强(即单位时间通过单位面积的光子数)，则单位时间，在单位体积中吸收的光子数为
.
对应于上升曲线
对应于下降曲线
（图10.17）
（有光照：）
（停止光照：）

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