第二章半导体光子材料

第二章半导体光子材料

.名词解释

固溶体：两种或两种以上的固体材料互溶在一起构成的新型晶体结构，晶体结构中一种位置被两种或两种以上的不同元素（或基团）占据，形成组分完全互溶的新型晶体。在一定结构位置上，其组成的元素的离子或原子互相置换，但不改变整个晶体的结构及对称性。

固溶体分为三种：替代式固溶体，填隙式固溶体和缺陷式固溶体。固溶体的晶格常数也随着固溶体的组分大小而改变。

晶格匹配：两种半导体材料在形成异质结时，由于晶格常数相同，失配度为零，而使界面处晶格完美的结合在一起而不形成悬键，这种状态就是晶格匹配。

晶格失配：两种半导体材料在形成异质结时，由于晶格常数不同，界面处结合的原子会受到因此而产生的应力，也会产生未匹配对的悬键，这种状态就是晶格失配。

应变：晶格常数不同的两种半导体形成的异质结界面会产生应力，晶格常数大的材料的原子受到压缩应力，晶格常数小的材料原子受到拉伸应力，这就使得界面附近的晶格常数不同于各自体材料的晶格常数，从而产生应变。

临界厚度：外延层中刚刚要出现位错时的外延层厚度，小于临界厚度时，外延层不会出现新的位错；大于临界厚度时，外延层肯定出现新的位错。

界面态：两种半导体材料晶格常数的不同在异质结界面处出现悬键，这些悬键会引起界面态。

.试求试求出、 、 、 的带隙宽度和发射波长。

解析：

室温下，分析带隙宽度同组分的关系，可看出禁带宽度g E 随着的变化而变化，且Γ带的带隙随着增大而增大的速率较快。

已知，室温下：

的带隙宽度 ：V E e 424.1g =Γ

V E L e 708.1g =

V E X e 900.1g =

而的带隙宽度：

()()V E e o.45x 0 x 247.1424.1x g <<+=Γ

()()()V E e 1x 0.45 o.45-x 1.147x 247.1424.1x 2

g <<++=Γ() eV x 642.0708.1x g +=L E

() eV 0.143x x 125.0900.1x 2g ++=X E

故可知：

对于而言，带隙宽度为：

()eV 1.6110.15247.1424.10.15g

=⨯+=ΓE

() eV 1.8040.15642.0708.10.15g =⨯+=L E () eV 1.9220.150.1430.15125.0900.10.152g =⨯+⨯+=X E 对于而言，带隙宽度为：

()eV 1.7980.3247.1424.10.3g

=⨯+=ΓE () eV 1.9010.3642.0708.10.3g =⨯+=L E

() eV 1.9410.30.1430.3125.0900.10.32g =⨯+⨯+=X E 对于，带隙宽度为：

()()eV 2.0500.45-0.51.1470.5247.1424.10.52

g =+⨯+=ΓE () eV 029.20.5642.0708.10.5g =⨯+=L E

() eV 1.9980.50.1430.5125.0900.10.52g =⨯+⨯+=X E 半导体的禁带宽度应为电子从价带跃迁到导带所需的最小的能量。 半导体的发射波长一般取决于半导体材料的禁带宽度：m 2398.1g μλE =

故：

对于：

禁带宽度为： eV 1.424 g g ==ΓE E 发射波长为：m 871.0424

.12398.1μλ==

对于：