第五章光辐射的探测 5.1物质中光的吸收 5.2光探测的基本物理效应 5.3光辐射探测过程中的噪声 1
1 第五章 光辐射的探测 5.1 物质中光的吸收 5.2 光探测的基本物理效应 5.3 光辐射探测过程中的噪声
5.1物质中光的吸收 本征吸收 半导体中的本征吸收：电子吸收光子能量后，由价带跃迁到导带。 条件：hm≥Eg=hvo hc 1.24 截止波长（长波限）： 4o=E (ev)E.(ev) m) 1.直接跃迁 E(k) 直接跃迁：在E(k)曲线中， E- B 电子动量基本保持不变。 hv 直接带隙半导体：导带极小值与 价带极大值对应相同的波矢。 电子的直接跃迁
2 5.1 物质中光的吸收 一 本征吸收 半导体中的本征吸收：电子吸收光子能量后，由价带跃迁到导带。 1.直接跃迁 条件： 截止波长（长波限）： ≥ g = hvEhv 0 )( )(24.1 )( 0 m eVEeVE hc g g λ == μ 直接跃迁：在E(k)曲线中， 电子动量基本保持不变。 直接带隙半导体：导带极小值与 价带极大值对应相同的波矢。 A o B E o’ f Ei Eg hv hv0 k E(k) 电子的直接跃迁
本征吸收 2间接跃迁 间接跃迁：导带最低能量状态与价带最高能量状态的k值不相等。 即在跃迁过程中动量发生变化。 E(k) 发射声子 吸收声子 间接跃迁 直接跃迁和间接跃迁比较 有声子参与的吸收过程 3
3 一 本征吸收 2 间接跃迁 o o’ Eg k E(k) s 直接跃迁和间接跃迁比较 直接跃迁 间接跃迁 间接跃迁：导带最低能量状态与价带最高能量状态的k值不相等。 即在跃迁过程中动量发生变化。 k E(k) 吸收声子 发射声子 光 激 发 有声子参与的吸收过程
二 晶格振动吸收 所有固体都具有一个因光子和晶格振动相互作用而引起的吸收区域： 10m~100m 晶格中原子的振动都是由若干不同的基本波动按波的叠加原理 组合而成，这些基本波称为格波。 E。=(n+1/2)hwa,n=0,12.… 声子： hva 晶格能量的改变可看作吸收或发射声子的过程。 4
4 二 晶格振动吸收 所有固体都具有一个因光子 和晶格振动相互作用而引起的吸收区域： μ 100~10 μmm 晶格中原子的振动都是由若干不同的基本波动按波的叠加原理 组合而成，这些基本波称为格波 。 a = + a nhvnE = 2,1,0,)21( K a 声子： hv 晶格能量的改变可看作吸收或发射声子的过程
三自由载流子的光吸收 自由载流子的光吸收：当入射光（主要是红外波段)能量较低时， 导带中的电子或价带中的空穴吸收光子后， 引起载流子在能带内的跃迁。 E(k) hv K 自由载流子的吸收 5
5 三 自由载流子的光吸收 自由载流子的光吸收：当入射光（主要是红外波段）能量较低时， 导带中的电子或价带中的空穴吸收光子后， 引起载流子在能带内的跃迁。 E(k) k 自由载流子的吸收 hv