ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Действие света на полупроводники из "Фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии" При освещении светом с энергией квантов больше энергии электронного возбуждения полупроводника его электронная система приходит в неравновесное состояние. Энергия возбуждения межзонных переходов равна ширине запрещенной зоны (или несколько превышает ее). Поглотив квант сжета, электрон валентной зоны переходит в зону проводимости, а в валентной зоне остается дырка (рис. 3, переход 1). Неравновесные носители при таком процессе генерируются парами, так что Ди = ap-, здесь Ди и Др-избыточные по отношению к равновесным ( о и Ро) концентращ1и электронов и дырок, т. е. и = + Ди, р = ро + is,p, где и и р-концентрации электронов и дырок в освещаемом полупроводнике. Этот вид поглощения света называется собственным поглощением. [c.19] Коэффициент поглощения зависит от частоты излучения v и микроскопических характеристик вещества с ростом энергии кванта Av от некоторого порогового значения он возрастает сначала резко, затем более медленно, как показано на рис. 4. [c.19] В случае полупроводников с так называемыми прямыми переходами, когда энергия электрона меняется без изменения его квазиимпульса (подробнее см. [1], 1.3), а растет с Av резче и достигает больших значений как, напримф, у GaAs, dTe, dS. У полупроводников с непрямыми переходами (Si, Ge, GaP) а, напротив, более плавно меняется с Av и его значение обычно меньше. [c.19] Существуют и другие механизмы поглощения света в полупроводнике, из которых следует упомянуть примесное поглощение. Здесь энергия света расходуется на ионизацию атомов примеси в полупроводнике при этом в одной из зон появляется свободный носитель (см. рис. 3, переход 2), а атом примеси приобретает заряд противоположного знака, превращаясь в ион. Далее в результате теплового (равновесного) перехода электрона из второй зоны на этот ион происходит образование свободного носителя в этой зоне и регенерация примесного атома (см. рис. 3, переход 3). Существенно, что при примесном поглощении света энергия фотовозбуждения меньше ширины запрещенной зоны (ср. переходы 1 и 2 на рис. 3), и потому примесное поглощение наблюдается при меньших энергиях квантов (т.е. при больших длинах волн) света. [c.19] Таким образом, введение светопоглощающих примесей сенсибилизирует полупроводник к более длинноволновому свету. Следует однако иметь в виду, что интенсивность поглощения света примесями из-за малой их концентрации относительно невелика (и потому коэффициент а для примесного поглощения света низок). [c.20] Интенсивная рекомбинация ограничивает значения световых концентраций свободных носителей и является серьезной помехой в устройствах для преобразования энергии света. [c.21] Вернуться к основной статье