半导体光学16发光谱
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csi1 n n 1si1 n 5 1102 ,▲容易发生全反射.
▲●自由激子极化激元复合发光还受到小
逃逸层的限制.
极化强度 P P 0 e x tT 2 p ,I P 2 ,T 2 为
相驰豫时间. 小逃逸层厚度
les c vg T 21 3 0 1 5 0 c1 0 4p 0 s
1 0 0 .0m 3.
A.自由激子辐射不可见. B.束缚激子复合发光约为3.34eV. C.低能端尾部来自于”瓶颈”,以上公式中 未考虑.
D.理论值：晶格的温度等于类激子极化激 元气的温度，与实验值复合很好. 第一支声子伴线与第二支声子伴线的强度 积分正比于温度
Q1,2II1 2llu um m d d T.
A.体激发：红宝石激光产生双光子激发， 厚度在毫米范围内,样品激发相对较均匀.
面激发：紫外激发到连续态, 厚度在微米 范围内. B.在 T10 K0 范围内,两者激发的效果 一致；当 T10K,0 两者激发的效果偏离.
I1lum 降低,以至于低于 I2lum, 即
I1 I21,这是由于吸收尾引起的光子再吸 收(影响高温下激子极化激元的逃逸深度).
对于吸收尾,光子能量一定, 温度越高, 吸 收系数越大,温度一定,光子能量越大,吸
背向散射, GaSe,CdS,ZnSe中观察到.
3.折射率
n 2 ,1 0 4,k 0 2 .5 0 1 6 c 0 1 m .
4.测定皮秒脉冲的群速度
测定脉冲的群速度,即确定散射关系的斜
率.
Vg
d
dk
Biblioteka Baidu
～ 510 5c.
射样品L,后UP,变B成和L两P个B群脉速冲度,它不们同之,一间脉的冲距入离
提高发光效率有重要意义.
发射光谱PL：
I出 I出 ex 常 c ,数
即激发光频率一定，发射光强度随发射光
频率的分布. 对研究与激发与辐射复合过程有关的半导
体电子态,揭示辐射复合发光的物理过程有
更重要的意义. ④自由激子, 自由激子极化激元复合发光 ●驰豫
连续态激子发出声子驰豫到低能态：
作为比较,共振区内,
多次循环过程,不会传播到远离表面处, 因此,最容易从光照面出射（称为前表面 发光）.对薄样品,在激发光吸收较弱的情 况下,背向发光（透射光）也是可能的. ③光谱 ●激发光谱PLE：
I出 Iecx Iex 常 c ,即数 发射光强度随激发
光频率的分布.
对分析发光的激发过程，激发机制以及
其中 E 0 m L E O k ,Ei0 为n 偶极跃 迁下且 k0处激子能量.
跃迁几率 W mE kin E k lmi.n
m1,l11,发射一个LO声子,
W m E ki n E k m ik n 2 ,类光子激子极化激元
的波矢可略. m2,l10,发射两个LO声子, Im lumN, 直接反应了激子极化激元的初态粒子数分布.
低温下 k B TLT , 激子位于LPB,可以
进一步发出声子驰豫到瓶颈积累； 高温下, 激子位于LPB的类激子部分（按 Boltzmann分布）,纵模支, UPB上.
●发光谱
ZnO (a) (b) A 5 , k c , k /c ; / 峰值来自于
UPB,附加极化激元和纵模激子复合.
②L(附近R最小)之后,UPB出现.LPB
占传播模中比例减弱. nLPBnUP.B
mL P BmU ,P FPB 模对透射谱的调制
减弱,因此. 对反射谱的调制减弱.
2.布里渊散射 散射声学声子：
点处，
E f i p h V pk h ph
k f k i.
背向散射, E 2ki2kf.
随着样品的厚度而增加,称为“空间散
射”. 5.非线性方法：
①双光子吸收
1 2 E f , k 1 k 2 k f .
激发纵模激子,UPB激子极化激元. 选择定则与单光子不同.
②双光子超拉曼散射
2 1 R f , 2 k 1 k R k f .
激发纵模激子,LPB激子极化激元.
14.5 表面激子极化激元 1.实验 受抑全反射ATR 反射率
T s L ,R .
色散关系
LT1m 2 e.V
比较非耦合振子系统中表面极化激元.
2.比较表面声子极化激元
比较非耦合振子系统中表面极化激元.
收系数越大.因此, I1lum中光子比 I2lum
中光子吸收更强,而体激发情况下吸收强 于面激发情况.
14.4 激子极化激元色散关系的实验测定
1.利用反射谱中FP模
①FP模
2nd
mm
,km
2 m
m ,m
nd
1,2,3,,
km
, nd
m
ncdm,m
c .
nd
反射谱中测出 m m=1确定后,m 即确定.
(c) (d) A 1 ,k /c /. ●LO-声子伴线 激子极化激元从类激子支或瓶颈部分向 类光子支跃迁,同时发射一个或多个LO声子(LO-声子与载流子耦合比TO-声子和 AP都强).
类光子支发激子极化激元几乎无衰减长
距离传播,以相当高的几率穿过介质表面 进入真空.在此谱线区域,折射率
n2, csi1 nn 1si1 n2 130（0大于瓶颈
4.发光谱 ①激子极化激元发光非常微扰（即使在 低温下）. ▲半导体总发光效率 lum 通常很低,对于
直隙材料, 0 .0 0l1 u m 0 .1 .
▲原因： ●半导体内主要的复合过程是涉及缺陷中 心非辐射复合过程（大部分辐射来自于
束 缚激子复合物,施主-受主对和其它缺 陷中心）. ▲●激子极化激元在传播中可能被杂质或 声子散射,或被俘获. ●内反射. 在许多情况下,光子即使达到介 质表面还可能被反射回来.LPB中瓶颈处, 折射率n=5,典型临界角
处 c 120, 光发生全反射机会减弱）,发光
效率较高.
若忽略瓶颈部分,视激子按照oltzmann分
布, 激子数为
N E ki n E k 12ienx 0 E p ,o kitk nB h T feorkrw i n E 0,ise
其中Ekin
2k2 2M
.
发光强度为
Im lu m E k 12e in x E k p 0 ik ,o n B T W tm h E .ke ifn ro k w r in 0 E ,ise
▲●自由激子极化激元复合发光还受到小
逃逸层的限制.
极化强度 P P 0 e x tT 2 p ,I P 2 ,T 2 为
相驰豫时间. 小逃逸层厚度
les c vg T 21 3 0 1 5 0 c1 0 4p 0 s
1 0 0 .0m 3.
A.自由激子辐射不可见. B.束缚激子复合发光约为3.34eV. C.低能端尾部来自于”瓶颈”,以上公式中 未考虑.
D.理论值：晶格的温度等于类激子极化激 元气的温度，与实验值复合很好. 第一支声子伴线与第二支声子伴线的强度 积分正比于温度
Q1,2II1 2llu um m d d T.
A.体激发：红宝石激光产生双光子激发， 厚度在毫米范围内,样品激发相对较均匀.
面激发：紫外激发到连续态, 厚度在微米 范围内. B.在 T10 K0 范围内,两者激发的效果 一致；当 T10K,0 两者激发的效果偏离.
I1lum 降低,以至于低于 I2lum, 即
I1 I21,这是由于吸收尾引起的光子再吸 收(影响高温下激子极化激元的逃逸深度).
对于吸收尾,光子能量一定, 温度越高, 吸 收系数越大,温度一定,光子能量越大,吸
背向散射, GaSe,CdS,ZnSe中观察到.
3.折射率
n 2 ,1 0 4,k 0 2 .5 0 1 6 c 0 1 m .
4.测定皮秒脉冲的群速度
测定脉冲的群速度,即确定散射关系的斜
率.
Vg
d
dk
Biblioteka Baidu
～ 510 5c.
射样品L,后UP,变B成和L两P个B群脉速冲度,它不们同之,一间脉的冲距入离
提高发光效率有重要意义.
发射光谱PL：
I出 I出 ex 常 c ,数
即激发光频率一定，发射光强度随发射光
频率的分布. 对研究与激发与辐射复合过程有关的半导
体电子态,揭示辐射复合发光的物理过程有
更重要的意义. ④自由激子, 自由激子极化激元复合发光 ●驰豫
连续态激子发出声子驰豫到低能态：
作为比较,共振区内,
多次循环过程,不会传播到远离表面处, 因此,最容易从光照面出射（称为前表面 发光）.对薄样品,在激发光吸收较弱的情 况下,背向发光（透射光）也是可能的. ③光谱 ●激发光谱PLE：
I出 Iecx Iex 常 c ,即数 发射光强度随激发
光频率的分布.
对分析发光的激发过程，激发机制以及
其中 E 0 m L E O k ,Ei0 为n 偶极跃 迁下且 k0处激子能量.
跃迁几率 W mE kin E k lmi.n
m1,l11,发射一个LO声子,
W m E ki n E k m ik n 2 ,类光子激子极化激元
的波矢可略. m2,l10,发射两个LO声子, Im lumN, 直接反应了激子极化激元的初态粒子数分布.
低温下 k B TLT , 激子位于LPB,可以
进一步发出声子驰豫到瓶颈积累； 高温下, 激子位于LPB的类激子部分（按 Boltzmann分布）,纵模支, UPB上.
●发光谱
ZnO (a) (b) A 5 , k c , k /c ; / 峰值来自于
UPB,附加极化激元和纵模激子复合.
②L(附近R最小)之后,UPB出现.LPB
占传播模中比例减弱. nLPBnUP.B
mL P BmU ,P FPB 模对透射谱的调制
减弱,因此. 对反射谱的调制减弱.
2.布里渊散射 散射声学声子：
点处，
E f i p h V pk h ph
k f k i.
背向散射, E 2ki2kf.
随着样品的厚度而增加,称为“空间散
射”. 5.非线性方法：
①双光子吸收
1 2 E f , k 1 k 2 k f .
激发纵模激子,UPB激子极化激元. 选择定则与单光子不同.
②双光子超拉曼散射
2 1 R f , 2 k 1 k R k f .
激发纵模激子,LPB激子极化激元.
14.5 表面激子极化激元 1.实验 受抑全反射ATR 反射率
T s L ,R .
色散关系
LT1m 2 e.V
比较非耦合振子系统中表面极化激元.
2.比较表面声子极化激元
比较非耦合振子系统中表面极化激元.
收系数越大.因此, I1lum中光子比 I2lum
中光子吸收更强,而体激发情况下吸收强 于面激发情况.
14.4 激子极化激元色散关系的实验测定
1.利用反射谱中FP模
①FP模
2nd
mm
,km
2 m
m ,m
nd
1,2,3,,
km
, nd
m
ncdm,m
c .
nd
反射谱中测出 m m=1确定后,m 即确定.
(c) (d) A 1 ,k /c /. ●LO-声子伴线 激子极化激元从类激子支或瓶颈部分向 类光子支跃迁,同时发射一个或多个LO声子(LO-声子与载流子耦合比TO-声子和 AP都强).
类光子支发激子极化激元几乎无衰减长
距离传播,以相当高的几率穿过介质表面 进入真空.在此谱线区域,折射率
n2, csi1 nn 1si1 n2 130（0大于瓶颈
4.发光谱 ①激子极化激元发光非常微扰（即使在 低温下）. ▲半导体总发光效率 lum 通常很低,对于
直隙材料, 0 .0 0l1 u m 0 .1 .
▲原因： ●半导体内主要的复合过程是涉及缺陷中 心非辐射复合过程（大部分辐射来自于
束 缚激子复合物,施主-受主对和其它缺 陷中心）. ▲●激子极化激元在传播中可能被杂质或 声子散射,或被俘获. ●内反射. 在许多情况下,光子即使达到介 质表面还可能被反射回来.LPB中瓶颈处, 折射率n=5,典型临界角
处 c 120, 光发生全反射机会减弱）,发光
效率较高.
若忽略瓶颈部分,视激子按照oltzmann分
布, 激子数为
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其中Ekin
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.
发光强度为
Im lu m E k 12e in x E k p 0 ik ,o n B T W tm h E .ke ifn ro k w r in 0 E ,ise