Yarimo‘ tkazgichlarda kontakt hodisalar

4.6 Yorug'ikning yarim o’kazgichlarda yutilishi yoki optik hodisalari
Yarim oMkazgichlarda optik hodisalar o‘z ichiga ko‘p jarayonlarni oiadi, bu yarim oMkazgichga tushayotgan yorugMik spektrining, yarim oMkazgich yuzasidan qaytishi yoki yorugMikning hajm bo‘ylab oMib ketishi hamda yorugMikni yutilish jarayonlarinidir. Bu jarayonlar nafaqat oMganilayotgan yarim oMkazgichning eng asosiy fundamental parametrlari boMishi, balki sohalar tuzilishi Va taqiqlangan sohadagi mavjud energetik sathlar tabiati haqida toMa ma’lumot beribgina qolmay, shu yarim oMkazgich materialining optik, fotoelektrik asboblar yaratishdagi funksional imkoniyatiami ochib beradi. Kristall yuzaga tushayotgan yorugMik intensivligi (/„), sirtdan qaytadigan yorugMik (Iq), kristalldan oMgan ( I,,) va qolgan qismi kristallga yutiladi (Jv„).
YorugMikning yarim oMkazgichda yutilish tabiati haqida qisqacha ma’lumot Umuman olganda yarim o‘tkazgichlarda yorugMikni yutilishi va uni ifodalovchi yutish koeffsiyenti a-har xil tabiatga ega boMgan yutilishlami yigMndisidan iborat boMadi. Shuning uchun ko‘rilayotgan yutish jarayonida qaysi turdagi yutilishning hissasi ko‘proq va uni qaysi hollarda toMa namoyish etish mumkinligini koMib chiqamiz. YorugMikning (fotonning) yutilishi fotoenergiyaning, elektron va atomlaming energetik holatini o‘zgartirishga sarflanishini nazarda tutib, asosiy yutilish mexanizmlarini quyidagi turlarga boMish mumkin: 1) YorugMikning fundamentall yoki xususiy yutilishielektronlaming valent sohadan o‘tkazuvchanlik sohasiga oMishini ta’minlaydigan yutilish. 2) Zaryad tashuvchilar (elektron va kovaklar) oMkazuvchanlik sohasi ichidagi (elektron) yoki valent sohasi ichidagi energetik holatlami o‘zgartirishga olib keladigan erkin zaryad tashuvchilar tomonidan yutilishi. 3) Elektron kirishma atomlari hosil qilgan energetik sathlardan oMkazuvchanlik sohasiga yoki elektronlaming valent sohasidan akseptor energetik sathlariga oMishdagi kirishma atomlar orqali yutilishi. 4) Fotoenergiyaning kristall panjara tebranishlarining xossalarini o‘zgartirishga olib keladigan fonon yutilish. 5) Eksitonlami vujudga keltiradigan yoki ulardagi elektron va kovak bogManishni uzish bilan erkin elektron va kovak hosil qilishga sarflanadigan - eksiton yutilish.
Yarim o‘tkazgichlarda kinetik hodisalar Kinetik hodisalar deganda - yarim o‘tkazgichga tashqaridan yo‘naltirilgan ta’sir (elektr va magnit maydoni, harorat gradiyenti) natijasida zaryad tashuvchilaming ma’lum yo‘nalish bo'yicha siljishi va natijada shunga mos tok, elektr yurituvchi kuchlar hosil boMishiga aytiladi. Tashqaridan biror ta’sir boMmagan yarim o‘tkazgichdagitok tashuvchilar muvozanat holatda bo‘ladi. Demak, moddani tashkil etgan barcha atomlar va elektronlar energiyasi, moddani o‘rab turgan muhit haroratiga mos issiqlik energiyasi - kT ga teng boMish bilan birga, elektronlaming energetik sathlar bo‘yicha taqsimoti ham shu haroratga mos holda boMadi. Bu holatda yarim o’tkazgichdagi barcha elektronlar tartibsiz issiqlik harakatida boMadi. Ulaming yo‘nalish!ar bo‘yicha taqsimoti ham bir xil boMganligi uchun bir tomonga qancha elektron harakat qilayotgan boMsa, unga qarama - qarshi tomonga ham shuncha elektron harakatda boMadi. Natijada yarim o‘tkazgichda tok hosil boMmaydi. Yarim o‘tkazgichga tashqi elektr manba ulansa, har bir elektronga maydon yo‘nalishi bo‘yicha F = eE - kuch ta’sir etadi. Uholda,elektron o‘z tezligini ham miqdorini ham yo‘nalish bo‘yicha o’zgartiradi, ya’ni tezlanish oladi:
Nazariy qaraganda (6.1)-ifodaga mos elektronning tezligini cheksiz oshirish mumkin bo Mar edi. Ammo, yuqorida boblarda ko‘rsatilgandek, elektronning harakatigakristall panjarasidagi mavjud har xil nuqsonlar bilan (kirishma atomlar, boshqa elektron va kovaklar, panjara issiqlik tebranishi) to'qnashisb oqibatida o‘z yo‘nalishini o‘zgartirishi bilan birga, o‘z energiyasini yo‘qotib, avvalgidek maydon ta’sirida harakat qila boshlaydi. Bu degan so‘z elektron ikki ta to‘qnashuv orasida erkin harakat qilib ma’lum masofa (/) ni bosib o‘tadi. / - elektronning erkin yugurish masofasini / - ikki to‘qnashuv orasidagi vaqt (elektronning erkin yugurish vaqti).
Bunda г - eiektronning tashqi maydon ta’sirida olgan energiyasini to'qnashuv davomida to‘la yo‘qotib, awalgidek yo‘nalish bo‘yicha harakat boshlashiga kerak boMadigan vaqt tushuniladi. U relaksatsiya vaqti debatalib, tashqi ta’sir to‘xtagandan so‘ng tizimni yana muvozanat holatiga qaytib kelishi uchun lozim boMgan vaqt hisoblanadi. Demak, kristalida? elektron harakatiga faqat tashqi ta’sir - elektr maydon emas balki, icHki ta’sir ya’ni eiektronning kristall panjara nuqsonlari bilan to‘qnashuvi ham sabab boMadi. Bu ikki kuch o‘zaro qarama - qarshi yo‘nalgari boMib, tashqi ta’sir elektronni maydon bo‘yicha harakatga keltirib muvozanatdan chiqarsa, ichki ta’sir uni yana takroran muvozanatga qaytarishiga olib keladi. Tashqi elektr maydon ta’sirida yarim oMkazgichdan tok o‘ta boshlaydi va uning qiymati elektr maydon E ga boglliq boMadi:
J = a • E
Bunda a - proportsionallik koeftsiyenti boMib, elektr oMkazuvchanlik deb ataladi. Agar yarim oMkazgichning bir qismida harorat oshirilsa, o‘sha joyda elektronlar konsentratsiyasi oshib, harorat pasaygan tomon diffuziya boMa boshlaydi. Natijada yarim oMkazgich issiq va sovuq tomonlari orasida elektr yurituvchi kuch paydo boMadi, uning qiymati.