КнигоПровод.Ru22.12.2024

/Наука и Техника/Физика

Оптические процессы в полупроводниках — Панков Ж.
 Оптические процессы в полупроводниках
Панков Ж.
год издания — 1973, кол-во страниц — 456, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б тканев., масса книги — 500 гр., издательство — Мир
цена: 799.00 рубПоложить эту книгу в корзину
Сохранность книги — хорошая

OPTICAL PROCESSES
IN SEMICONDUCTORS
JACOUES I. PANKOVE
David Sarnoff Research Center
RCA Laboratories

Prentice-Hall, Inc.
1971

Пер. с англ. Д. З. Гарбузова, А. А. Гиппиуса, Е. Л. Портного

Формат 60x90 1/16. Бумага кн. журн.
ключевые слова — полупроводник, фонон, люминесцен, экситон, поляритон, спектроскоп, оже-эффект, p-n-переход, гетеропереход, гетерострукт, фотопровод, фотоэффек, фотовольт, шоттк, лучепреломлен, электроопт, поккельс, фотохим, эпитаксиал, фотостимул, отжиг

Монография известного американского специалиста Ж. Панкова посвящена физическим процессам взаимодействия света с полупроводниками, а также практическому использованию этих процессов в полупроводниковых лазерах, люминесцентных диодах, приёмниках видимого и инфракрасного излучения.

Книга снабжена большим количеством (около 400) иллюстраций — схем, графиков, чертежей, что делает её полезной для инженерных расчётов, а также упражнениями и задачами, способствующими усвоению и закреплению материала.

Книга принесёт несомненную пользу самым широким кругам читателей: физикам-теоретикам и экспериментаторам, инженерам, специализирующимся в области радиоэлектроники, полупроводниковой, лазерной и инфракрасной техники, студентам старших курсов университетов и технических вузов.


Книга известного американского физика Ж. Панкова, в течение многих лет работающего в Исследовательском институте фирмы RCA, основана на курсе лекций, прочитанных им в Калифорнийском университете, и посвящена детальному анализу многообразных оптических процессов в полупроводниках и структурах, включающих полупроводники.

Как известно, взаимодействие электромагнитного излучения с полупроводниками составляет одну из основных проблем физики полупроводников. Особый интерес в этой широкой области исследований занимают физические процессы, связанные в первую очередь с существенно неравновесным состоянием электронной «подсистемы» кристалла. Такие неравновесные процессы могут быть возбуждены электромагнитным излучением, и в этом случае объектом исследования обычно являются результирующие изменения свойств полупроводника, т. е. фотоэффекты в широком смысле этого понятия. В других случаях возбуждённая тем или иным способом, например за счёт энергии приложенного извне электрического поля, электронная подсистема кристалла полупроводника сама становится эффективным источником электромагнитного излучения. В этом случае имеет место электролюминесценция; в определённых условиях излучение может быть когерентным, и полупроводник становится оптическим квантовым генератором — лазером.

По физике и технике полупроводников в Советском Союзе издаётся довольно много книг, среди которых значительная часть посвящена оптическим явлениям в полупроводниках. Среди последних можно отметить монографию С. М. Рывкина «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» [Физматгиз, 1963], а также выпущенные издательством «Наука» сборники по отдельным вопросам физики и практических применений оптических процессов в полупроводниках [например, сб. «Излучательная рекомбинация в полупроводниках», Наука, 1972]. Книга Ж. Панкова отличается прежде всего систематическим и доступным изложением всей этой проблемы в целом в рамках одной книги.

Оптические явления в полупроводниках принадлежат к тем областям исследований, которые особенно бурно развиваются в настоящее время. Естественно поэтому, что в книге оказались нерассмотренными оптические процессы в полупроводниковых структурах с гетеропереходами и приборы на их основе, а также широкий класс явлений при так называемой оптической ориентации спинов и некоторые другие исследования, развитые в самое последнее время.

Автор преподносит материал в простой и наглядной форме. В связи с этим в ряде случаев ему приходится жертвовать строгостью изложения, что, как правило, оговорено в тексте книги. Читатели, желающие более углублённо познакомиться с отдельными вопросами, легко найдут необходимые сведения в цитируемых автором работах; список их частично пополнен при переводе книги работами советских авторов.

Книга Ж. Панкова представляет несомненный интерес для специалистов, работающих в области радиоэлектроники, полупроводниковой, лазерной и инфракрасной техники, а также для студентов старших курсов университетов и технических вузов.

Перевод книги выполнен Д. 3. Гарбузовым (гл. 6—8), А. А. Гиппиусом (гл. 1—5, 13—16, 18 и приложения) и Е. Л. Портным (гл. 9-12, 17).

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРОВ ПЕРЕВОДА
Ж. И. Алфёров
В. С. Вавилов

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие редакторов перевода5
Из предисловия автора7
 
Глава 1. Энергетические состояния в полупроводниках9
 
§ 1. Зонная структура9
1. Образование зон из атомных уровней (9). 2. Распределение в пространстве квазиимпульсов (11). 3. Плотность состояний (14). 4. Концентрация носителей (15).
§ 2. Примесные состояния16
§ 3. Образование «хвостов» зон18
§ 4. Экситоны20
1. Свободные экситоны (20). 2. Экситонные комплексы (22). 3. Поляритоны (24).
§ 5. Донорно-акцепторные пары25
§ 6. Энергетические состояния в полупроводниковых сплавах26
Литература29
 
Глава 2. Возмущения в полупроводниках, вызываемые внешними воздействиями31
 
§ 1. Влияние давления31
1. Гидростатическое давление (31). 2. Одноосное напряжение (34).
§ 2. Температурные эффекты36
§ 3. Влияние электрического поля37
1. Эффект Штарка (37). 2. Эффект Келдыша-Франца (38). 3. Эффекты ионизации (38).
§ 4. Эффекты, связанные с магнитным полем39
1. Расщепление Ландау (39). 2. Эффект Зеемана (41).
Литература42
 
Глава 3. Поглощение44
 
§ 1. Собственное поглощение44
1. Разрешённые прямые переходы (45). 2. Запрещённые прямые переходы (46). 3. Непрямые переходы между непрямыми долинами (47). 4. Непрямые переходы между прямыми долинами (52). 5. Переходы между хвостами зон (53). 6. Собственное поглощение в сильном электрическом поле (56).
§ 2. Переходы в области энергий, больших Eg63
§ 3. Экситонное поглощение68
1. Прямые и непрямые экситоны (68). 2. Экситонное поглощение в электрическом поле (70).
§ 4. Поглощение, связанное с изоэлектронными ловушками71
§ 5. Переходы между зоной и примесным уровнем72
§ 6. Переходы между донорами и акцепторами75
§ 7. Внутризонные переходы77
1. Полупроводники p-типа (77). 2. Полупроводники n-типа (81).
§ 8. Поглощение свободными носителями84
§ 9. Решёточное поглощение86
§ 10. Поглощение, связанное с колебаниями примесей90
§ 11. Поглощение с участием горячих электронов90
Литература96
 
Глава 4. Соотношения между оптическими константами99
 
§ 1. Коэффициент поглощения99
§ 2. Показатель преломления100
§ 3. Соотношения Крамерса-Кронига101
§ 4. Коэффициент отражения102
§ 5. Определение эффективной массы носителей103
§ 6. Плазменный резонанс104
§ 7. Пропускание105
§ 8. Интерференционные эффекты106
Литература108
 
Глава 5. Абсорбционная спектроскопия109
 
Литература119
 
Глава 6. Излучательные переходы120
 
§ 1. Соотношение ван Русбрека — Шокли121
§ 2. Эффективность излучения125
§ 3. Конфигурационная диаграмма126
§ 4. Фундаментальные переходы127
1. Экситонная рекомбинация (127). 2. Переходы «зона проводимости — валентная зона» (137).
§ 5. Переходы между зоной и примесным уровнем145
1. Мелкие переходы (145). 2. Глубокие переходы (146). 3. Переходы на глубокие уровни (153).
§ 6. Донорно-акцепторные переходы156
1. Спектральная структура (156). 2. Вероятность переходов (161). 3. Временная зависимость донорно-акцепторных переходов (166).
§ 7. Внутризонные переходы168
Литература173
 
Глава 7. Безызлучательная рекомбинация175
 
§ 1. Оже-эффект176
§ 2. Поверхностная рекомбинация179
§ 3. Рекомбинация через дефекты и включения180
§ 4. Конфигурационная диаграмма182
§ 5. Многофононная эмиссия183
Литература184
 
Глава 8. Процессы в p-n-переходах185
 
§ 1. Природа p-n-перехода185
1. Обеднённый слой (186). 2. Ёмкость перехода (188). 3. Электрическое поле в p-n-переходе (189).
§ 2. Процессы при прямом смещении189
1. Туннелирование «зона-зона» (190). 2. Туннелирование при участии фотона (192). 3. Инжекция (195). 4. Туннелирование на глубокие уровни (196). 5. Туннелирование донор-акцептор при участии фотона (199). 6. Заполнение хвостов зон (204). 7. Инжекционная люминесценция в слабо легированных переходах (208). 8. Оптическое «охлаждение» (209).
§ 3. Гетеропереходы213
§ 4. Процессы при обратном смещении217
1. Ток насыщения и фотопроводимость (217). 2. Зинеровский пробой (218). 3. Лавинный пробой (219).
Литература228
 
Глава 9. Вынужденное излучение231
 
§ 1. Связь между спонтанным и вынужденным излучением231
§ 2. Критерии возникновения лазерного излучения в полупроводниках234
Литература239
 
Глава 10. Полупроводниковые лазеры .240
 
§ 1. Резонатор и моды240
§ 2. Волноводные свойства активной области241
§ 3. Картина дальнего поля245
§ 4. Температурная зависимость247
1. Влияние резонатора (247). 2. Температурная зависимость оптических потерь, эффективности и пороговой плотности тока (248). 3. Рассеяние мощности (251).
§ 5. Оптимальная конструкция инжекционного лазера253
§ 6. Влияние магнитного поля256
§ 7. Влияние давления258
Литература260
 
Глава 11. Возбуждение люминесценции и лазерного излучения в полупроводниках261
 
§ 1. Электролюминесценция261
1. p-n-переход с положительным смещением (261). 2. Поверхностный барьер с положительным смещением (265). 3. Туннелирование через слой изолятора (266). 4. Объёмное возбуждение путём ударной ионизации (267).
§ 2. Оптическое возбуждение268
§ 3. Возбуждение электронным пучком272
Литература276
 
Глава 12. Процессы с участием когерентного излучения278
 
§ 1. Фотон-фотонные взаимодействия в полупроводниках278
1. Гашение лазера другим лазером (279). 2. Усиление (281). 3. Генерация гармоник (285). 4. Двухфотонное поглощение (288). 5. Смешение частот (291).
§ 2. Фотон-фононные взаимодействия в полупроводниках292
1. Рамановское рассеяние (294). 2. Бриллюэновское рассеяние (296).
§ 3. Оптические свойства электроакустических доменов299
1. Электроакустический эффект (299). 2. Пропускание света электроакустическим доменом (301). 3, Испускание света электроакустическим доменом (303). 4. Исследование бриллюэповского рассеяния на электроакустических доменах (306).
Литература307
 
Глава 13. Внешний фотоэффект309
 
§ 1. Порог фотоэффекта309
§ 2. Выход фотоэффекта311
§ 3. Влияние условий на поверхности316
§ 4. Распределение эмиттированных электронов по энергиям322
Литература324
 
Глава 14. Фотовольтаические эффекты325
 
§ 1. Фотовольтаический эффект в р-п-переходах325
1. Электрические характеристики (325). 2. Спектральные характеристики (328). 3. Элемент солнечной батареи (331).
§ 2. Фотовольтаические эффекты на барьерах Шоттки335
1. Барьер Шоттки (335). 2. Фотоэффекты (337). 3. Детекторы частиц (342).
§ 3. Объёмные фотовольтаические эффекты344
1. Эффект Дембера (344). 2. Фотоэлектромагнитный эффект (345).
§ 4. Аномальный фотовольтаический эффект346
1. Характеристики элементов, обладающих аномальным фотовольтаическим эффектом (347). 2. Условия наблюдения аномального фотовольтаического эффекта (349). 3. Модели аномального фотовольтаического эффекта (350). 4. Угловая зависимость фотовольтаических эффектов (353).
§ 5. Другие фотовольтаические эффекты355
1. Продольный фотоэффект (355). 2. Оптически индуцированные барьеры (356). 3. Фотовольтаический эффект в структурах с плавно меняющейся шириной запрещённой зоны (357).
Литература359
 
Глава 15. Поляризационные эффекты361
 
§ 1. Двойное лучепреломление361
1. Двойное лучепреломление в одноосных кристаллах (362). 2. Эллиптическая поляризация (363). 3. Двойное лучепреломление в двуосных кристаллах (364).
§ 2. Индуцированная оптическая анизотропия368
1. Электрооптическйй эффект Керра (368). 2. Эффект Поккельса или линейный электрооптический эффект (369). 3. Эффект Фарадея (370). 4. Эффект Фойгта (371). 5. Двойное лучепреломление, вызванное напряжениями (372). 6. Отклонение и модуляция светового пучка (372).
Литература375
 
Глава 16. Фотохимические эффекты377
 
§ 1. Фотохимия в газовой среде377
1. Поверхностные состояния (378). 2. Адсорбция и десорбция (379). 3. Фотокатализ (383). 4. Спектроскопический анализ адсорбированных веществ (383). 5. Эпитаксиальный рост (384).
§ 2. Фотохимия в жидкой среде386
1. Химическое травление (386). 2. Электролитическое травление (388). 3. Электролитическое осаждение (389).
§ 3. Фотохимические реакции в кристалле390
1. Фотостимулированный отжиг (390).
Литература392
 
Глава 17. Влияние ловушек на люминесценцию393
 
§ 1. Нарастание и спад люминесценции393
§ 2. Термолюминесценция394
§ 3. Люминесценция, вызванная инфракрасным излучением400
§ 4. Гашение люминесценции400
§ 5. Эффекты в лазерах, связанные с ловушками401
1. Временная задержка в лазерах (401). 2. Время запоминания ловушками (403). 3. Ловушки как насыщающиеся поглотители (404). 4. Температурная зависимость процессов захвата в лазерах на GaAs (408). 5. Модель двойного акцептора (409). 6. Внутренняя модуляция добротности (410).
§ 6. Триболюминесценция412
1. Люминесценция, возбуждаемая деформацией (412). 2. Люминесценция, стимулируемая деформацией (413). 3. Люминесценция при изломе (414).
Литература415
 
Глава 18. Модуляция отражения416
 
§ 1. Зависимость отражения от зонной структуры417
§ 2. Методы модуляции отражения421
1. Электроотражение (421). 2. Оптическая модуляция отражения (424). 3. Катодоотражение (424). 4. Пьезоотражение (425). 5. Термоотражение (426). 6. Модуляция длины волны (426).
§ 3. Некоторые результаты427
Литература432
 
Приложения
 
I. Обозначения434
II. Свойства полупроводников436
III. Номограмма температурной зависимости положения уровня Ферми в вырожденном полупроводнике с параболической зоной440
IV. Физические константы442
Предметный указатель443

Книги на ту же тему

  1. Излучательная рекомбинация в полупроводниках: Сборник статей, Покровский Я. Е., ред., 1972
  2. Пространственная симметрия и оптические свойства твёрдых тел (комплект из 2 книг), Бирман Д., 1978
  3. Оптические свойства полупроводников в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, Тауц Я., 1967
  4. Кинетическая теория лазеров, Машкевич В. С., 1971
  5. Некоторые вопросы теории люминесценции кристаллов, Адирович Э. И., 1951
  6. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров, Фок М. В., 1964
  7. Флуктуационные явления в полупроводниках, Ван-дер-Зил А., 1961
  8. Люминесценция кристаллов, Кюри Д., 1961
  9. Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, модуляция, спектры, Тсанг У., ред., 1990
  10. Электрооптические кристаллы, Сонин А. С., Василевская А. С., 1971
  11. Субмиллиметровая спектроскопия коллективных и связанных состояний носителей тока в полупроводниках, Мурзин В. Н., 1985
  12. Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках, Пожела Ю. К., 1977
  13. Физика фононов, Рейсленд Д., 1975
  14. Экситонные процессы в слоистых кристаллах, Бродин М. С., Блонский И. В., 1986
  15. Электронные свойства двумерных систем, Андо Т., Фаулер А., Стерн Ф., 1985
  16. Электронные состояния и оптические переходы в твёрдых телах, Бассани Ф., Пастори Парравичини Д., 1982
  17. Самоорганизация в полупроводниках. Неравновесные фазовые переходы в полупроводниках, обусловленные генерационно-рекомбинационными процессами, Шёлль Э., 1991
  18. Теория экситонов, Нокс Р., 1966
  19. Электроны и фононы в ограниченных полупроводниках, Басс Ф. Г., Бочков В. С, Гуревич Ю. Г., 1984
  20. Высокочастотные свойства полупроводников со сверхрешётками, Басс Ф. Г., Булгаков А. А., Тетервов А. П., 1989
  21. Физико-химия поверхности полупроводников, Волькенштейн Ф. Ф., 1973
  22. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции, Волькенштейн Ф. Ф., 1987
  23. Горячие электроны и сильные электромагнитные волны в плазме полупроводников и газового разряда, Басс Ф. Г., Гуревич Ю. Г., 1975
  24. Квантовая теория явлений электронного переноса в кристаллических полупроводниках, Зырянов П. С., Клингер М. И., 1976
  25. Статистическое взаимодействие электронов и дефектов в полупроводниках, Винецкий В. Л., Холодарь Г. А., 1969
  26. Новые методы полупроводниковой СВЧ-электроники. Эффект Ганна и его применение, 1968
  27. Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников, Мазнин А. Н., Нетушил А. В., Парини Е. П., 1950
  28. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов, Коэн М., Глэдстоун Г., Йенсен М., Шриффер Д., 1972
  29. Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках, Цэндин К. Д., ред., 1996
  30. Сложные алмазоподобные полупроводники, Горюнова Н. А., 1968
  31. Арсенид галлия. Получение, свойства и применение, Кесаманлы Ф. П., Наследов Д. Н., ред., 1973
  32. Электронная теория неупорядоченных полупроводников, Бонч-Бруевич В. Л., Звягин И. П., Кайпер Р., Миронов А. Г., Эндерлайн Р., Эссер Б., 1981
  33. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп, Маделунг О., 1967
  34. Электронные процессы в некристаллических веществах, Мотт Н., Дэвис Э., 1974
  35. Полупроводники в экстремальных температурных условиях, Анатычук Л. И., Булат Л. П., 2001
  36. Электрические эффекты в радиоспектроскопии: Электронный парамагнитный, двойной электронно-ядерный и параэлектрический резонансы, Глинчук М. Д., Грачёв В. Г., Дейген М. Ф., Ройцин А. Б., Суслин Л. А., 1981
  37. Неравновесные приповерхностные процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах, Зуев В. А., Саченко А. В., Толпыго К. Б., 1977
  38. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. — 2-е изд., доп., Мартинес-Дуарт Д. М., Мартин-Палма Р. Д., Агулло-Руеда Ф., 2009
© 1913—2013 КнигоПровод.Ruhttp://knigoprovod.ru