101半导体的光学常数VIP免费

半导体物理教案－30 1 第l0 章 半导体的光电特性 本章讨论光和半导体相互作用的一般规律，用光子与晶体中电子、原子的相互作用来研究半导体的光学过程、重点讨论光吸收、光电导和发光，以及这些效应的主要应用。 § 10.1 半导体的光学常数 一、折射率和吸收系数（Refractiv e index & Absorption coefficient） 固体与光的相互作用过程，通常用折射率、消光系数和吸收系数来表征。在经典理论中，早已建立了这些参数与固体的电学常数之间的固定的关系。 1、折射率和消光系数(Extinction coefficient) 按电磁波理论，折射率定义为 02iNr  式中，εr 和σ 分别是光的传播介质的相对介电常数和电导率，是光的角频率。显然，当σ≠0 时，N 是复数，因而也可记为 iknN2 (10-1) 两式相比，可知 0222,nkknr (10-2) 式中，复折射率N 的实部 n 就是通常所说的折射率，是真空光速 c 与光波在媒质中的传播速度 v之比；k 称为消光系数，是一个表征光能衰减程度的参量。这就是说，光作为一种电磁辐射，当其在不带电的、σ≠0 的各问同性导电媒质中沿 x 方向传播时，其传播速度决定于复折射率的实部，为c/n；其振幅在传播过程中按ex p(ω kx/c)的形式衰减，光的强度 I0 则按ex p(-2ω kx/c)衰减，即 )2ex p(0ckxII (10-3) 2、吸收系数 光在介质中传播而有衰减，说明介质对光有吸收。用透射法测定光在介质中传播的衰减情况时，发现介质中光的衰减率与光的强度成正比，即 IdxdI 比例系数的大小和光的强度无关，称为光的吸收系数。对上式积分得 xeII0 (10-4) 上式反映出的物理含义是：当光在媒质中传播1/距离时，其能量减弱到只有原来的1/e。将式(10-3)与式(10-4)相比，知吸收系数 kck42 (10-4) 式中λ 是自由空间中光的波长。 半导体物理教案－30 2 3、光学常数n、k 和电学常数的关系 解方程组(10-2)可得 2/1202222)1(1[21rrn； 2/1202222)1(1[21rrk 式中，n、k、σ 和r 都是对同一频率而言，它们都是频率的函数。当 σ≈0 时，n≈1/2，k≈0。这说明，非导电性介质对光没有吸收，材料是透明的；对于一般半导体材料，折射率 n 约为 3—4。吸收系数除与材料本身有关外，还随光的波长变化。-1 代表光对介质的穿透深度。对于吸收系数很大的情况(例如，α≈1×105cm-1)...