半导体中光子-电子的相互作用
半导体光电效应的产生机理
半导体光电效应的产生机理
半导体光电效应是指当光照射到半导体材料上时，会产生电子-
空穴对，从而引起材料的电学性质发生变化的现象。
这种效应的产
生机理涉及到半导体物理学和光学的知识。
首先，当光子照射到半导体上时，光子的能量会被半导体吸收，使得半导体中的价带内的电子被激发到导带中，同时在价带中留下
一个空穴。
这样就形成了电子-空穴对。
这个过程可以用光生激发来
描述，即光子的能量被吸收后，激发了半导体中的电子。
其次，激发出的电子-空穴对会导致半导体中的载流子浓度增加，从而改变了半导体的导电性质。
这种光生电子-空穴对的产生，使得
半导体的导电性能随之发生变化，例如导电率增加、电阻率减小等。
另外，半导体光电效应还涉及到光生载流子的寿命和扩散长度
等参数。
光生载流子的寿命决定了光电效应的持续时间，而光生载
流子的扩散长度则影响了光电效应的空间分布。
总的来说，半导体光电效应的产生机理是光子能量被半导体吸收，激发出电子-空穴对，从而改变了半导体的导电性质。
这一过程
涉及到光生激发、载流子浓度变化、光生载流子的寿命和扩散长度等多个方面的因素。
深入理解半导体光电效应的产生机理对于光电器件的设计和应用具有重要意义。
论述半导体光吸收机制及各自特点
半导体光吸收机制是半导体物理学中一个重要的研究领域，它涉及到光子和半导体中的电子相互作用。
在光的照射下，半导体中的电子会吸收能量，从而改变其状态，并将部分能量以光的形式辐射出去。
下面将详细介绍几种常见的半导体光吸收机制及其特点。
1. 直接带隙半导体：这类半导体具有很高的吸收系数，即单位时间内单位面积吸收的光子数量。
直接带隙半导体吸收的光子能量等于直接带隙的能量差。
当光子能量大于直接带隙能量时，电子会从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。
这种机制的优点是效率高，但缺点是需要高能光子才能产生吸收，限制了其在短波长光的吸收。
2. 间接带隙半导体：这类半导体的吸收机制与直接带隙不同，它需要两个光子才能完成吸收过程。
第一个光子将价带电子激发到导带，产生带内激子。
第二个光子作用于激子，将其分裂成自由电子和空穴对。
这种机制的优点是可以在较宽的光谱范围内吸收光，缺点是吸收系数较低。
3. 表面等离子体吸收：表面等离子体吸收机制是一种新型的半导体光吸收机制，它利用金属和半导体之间的界面产生等离子体共振，从而实现高效的光吸收。
这种机制的优点是吸收效率高，可以覆盖较宽的光谱范围，缺点是需要特殊的材料和结构。
4. 激子吸收：在某些半导体材料中，激子是一种重要的光吸收机制。
激子是由电子和空穴组成的复合物，它可以吸收光子并转化为自由电子和空穴对。
这种机制的优点是可以在较长波长范围内吸收光，缺点是吸收系数较低。
这些机制各有特点，适用于不同的应用场景。
例如，直接带隙半导体适用于短波长光的吸收，而表面等离子体吸收适用于宽光谱范围的高效光吸收。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的吸收机制。
此外，随着技术的发展，新型的光吸收机制也在不断涌现，为半导体光吸收领域带来了新的机遇和挑战。
光电三极管的工作原理
光电三极管的工作原理光电三极管，也称为光电二极管，是一种电子元件，其工作原理基于光电效应。
其基本原理如下：1.光电效应：当光照射到半导体材料上时，光子会与半导体中的电子发生相互作用。
高能的光子能够将半导体中的某些电子从价带上解离，形成自由的电子和空穴对。
2.pn结：光电三极管的基本结构是由一个n型半导体和一个p型半导体组成的pn结。
当没有光照射时，pn结两侧形成一个内建电场，使得n区电子向p区移动而形成正电荷的空穴流。
3.光电三极管的结构：光电三极管的pn结能带差可决定了其工作方式。
通常，其外界接电极被称为阳极（A），与n区相连的接电极被称为阴极（K），与p区相连的接电极被称为阳极（C）。
4.工作原理：-暗电流：当光电三极管处于没有光照射的状态时，其阴极到阳极之间的电流被称为暗电流，主要由于热电子的扩散和漂移形成。
-光照射下的电流：当光照射到光电三极管的pn结时，光子能量被转化为电子能量，光子能够克服pn结的电场，使电子-空穴对通过电场，从而形成光电流。
该光电流会导致光电三极管的阴极到阳极之间的电流增加。
总结起来，光电三极管的工作原理就是利用光照射到半导体材料上时，光子与半导体中的电子相互作用，从而形成光电流。
通过控制光照射的强度，可以调节光电三极管的电流输出。
光电三极管在光电探测、光电转换等领域中有广泛应用。
光电三极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件，其工作原理基于光电效应。
光电效应是指当光束照射到物质表面时，光子与物质中的电子相互作用，使电子从原子或分子中脱离并产生电流的现象。
光电三极管的结构一般由两个pn结组成，也就是一个npn型的晶体管。
其中，中间的n区被光照射，当光子能量大于半导体的带隙能量时，光子能够打破束缚在原子中的电子，使其成为自由电子。
在光照射下，n区释放出的电子和空穴会在pn结的内建电场影响下发生漂移和扩散运动。
正电荷的空穴由p区向n 区移动，而负电荷的电子由n区向p区移动。
半导体物理学中的光电转换
半导体物理学中的光电转换在现代科技的快速发展中，光电转换作为一项重要的技术被广泛应用于各个领域，例如光电子学、太阳能电池等。
而光电转换技术的核心在于半导体物理学，通过光与半导体的相互作用，将光能转化为电能。
本文将探讨半导体物理学中的光电转换的原理、应用以及未来发展。
一、光电转换的原理在半导体结构中，当光线照射到半导体材料的表面时，光子与电子发生相互作用。
根据能量守恒定律，光子束在与半导体相互作用时，能量将传递给局部之中的电子。
当光子的能量大于半导体中电子束的带隙能量，光子能够激发半导体中的电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。
而电子-空穴对的生成是光电转换的第一步。
接着，在半导体中因为杂质离子的存在形成了电场，这个电场使得产生的电子和空穴分别由电场力和扩散力作用向不同的方向移动。
在这个过程中，如果在半导体表面设置了电极，则电子将朝着电极移动，形成电流。
通过将电流接入外部电路，我们可以将光能转换为电能。
二、光电转换的应用1. 太阳能电池太阳能电池是最常见而且重要的光电转换应用之一。
太阳能电池利用半导体材料中的光电转换原理，将太阳光能转换为电能。
太阳能电池具有环保、可再生、长寿命等优点，已经广泛应用于太阳能发电、宇航技术以及行星探测等领域。
2. 光电二极管光电二极管是一种受光照射引起电流变化的器件。
它可以将光信号转变为电信号，因此在光通信、光电传感等领域得到广泛应用。
光电二极管的核心在于半导体材料对光的敏感性，当光照射到器件上时，会产生电流变化。
3. 光电探测器光电探测器是一种用于探测光线的仪器，它接收到的光信号可以转换为电信号。
光电探测器在军事、安防、航天等领域发挥着重要作用。
光电转换技术的应用使得光电探测器在低光强环境下依然能够准确地探测光线，具有高灵敏度和高分辨力。
三、光电转换的未来发展随着科技的不断进步，光电转换技术在未来将迎来更加广阔的应用前景。
1. 高效率太阳能电池太阳能电池作为可再生能源的代表，其效率的提升一直是科研的重要方向之一。
半导体光电子学导论作业1
半导体光电子学导论第一章 半导体中光子-电子的相互作用6.推导伯纳德-杜拉福格条件，并说明其物理意义。
对于电子从价带向导带的受激吸收，其跃迁速率为)()()1(1212hv P hv f f B r red v v ρ-= （1） 而电子从导带向价带的受激发射的跃迁速率为)()()1(2121hv P hv f f B r red c c ρ-= （2）当被光子激励的半导体能带系统处在平衡态下并忽略导带电子自发辐射复合的影响时，受激发射与受激吸收速率是相等的，即有2112r r =。
但在有电子注入等非平衡条件下，就有可能使2112r r <，并令净r 为受激发射与受激吸收的速率之差，即2112r r r -=净 （3）将式（1）和式（2）代入式（3）可得)())((21hv P f f hv B r v c red -=ρ净 （4） 其中已考虑了爱因斯坦关系2112B B =，因为在净的受激发射下，必定有0>净r ，即式（4）必须满足V c f f > （5） c f 和v f 分别代表导带和价带中某一能量c E 和v E 为电子所占据的几率： 1)]exp(1[--+=Tk F E f B c c c （6） 1)]exp(1[--+=Tk F E f B v v v （7） 其中c F 和v F 为准费米能级，用来描述导带与价带载流子的分布。
将式（6）和式（7）代入式（5），并考虑到hv E E c v -=（hv 为光子能量），则有 )exp()exp(Tk F E T k F hv E B c c B v v ->-- （8） 或者更简单的表述为hv F F v c >- （9）对于带间跃迁的受激发射，需满足g E hv ≥，故式（9）还可以写为g E F ≥∆ （10） 式（7）及其演变式（8）和（9）即伯纳德-杜拉福格条件。
它是半导体中产生受激发射的必要条件，也可称为半导体激光器的粒子数反转条件，是半导体激光器得以成功的理论基础。
光电效应与波粒二象性光子与电子的相互作用现象
光电效应与波粒二象性光子与电子的相互作用现象光电效应与波粒二象性：光子与电子的相互作用现象引言:光电效应是20世纪初被广泛研究的一个现象，它揭示了光子和电子之间的相互作用。
光子作为光的基本粒子，在光电效应中发挥着关键作用。
而电子则表现出波粒二象性，在光电效应中既表现为波动性，又表现为粒子性。
本文将重点探讨光电效应与波粒二象性，以及光子与电子之间的相互作用现象。
一、光电效应及其实验观察光电效应是指当金属或半导体受到光照射时，会发生电子的排出现象。
这一现象最早由德国物理学家夏普夫提出并经过实验证实。
实验中，通过照射金属表面的光束，可以观察到电子从金属表面逸出，并产生一个电流。
根据实验观察，光电效应具有以下几个特点：1. 光电效应发生的光频率必须大于或等于某个阈值频率，称为截止频率。
2. 光电效应所产生的电子的动能与光的频率成正比，而与光的强度无关。
3. 光电效应发生时，光子与金属中的自由电子之间发生相互作用，从而使电子逸出金属表面。
二、波粒二象性与光子波粒二象性是指微观粒子既具有粒子性又具有波动性。
光子作为电磁波的量子，也具有波粒二象性。
对于光子而言，它既可以视作传播的电磁波，也可以视作离散的粒子。
这一概念在物理学的发展中起到了重要的指导作用。
三、光子与电子的相互作用现象光电效应实验证明了光与电子之间存在着相互作用。
具体而言，光子与金属中原子的电子之间发生相互作用，导致电子从金属中逸出。
这一相互作用可以通过经典电动力学和量子力学的理论解释：1. 经典电动力学解释：根据经典电动力学，入射光的电场与金属电子之间的相互作用产生驱动力，使电子从金属中逸出。
然而，经典模型无法解释光电效应的特点，如光频率与电子动能的关系。
因此，需要引入量子力学的观念来解释这一现象。
2. 量子力学解释：根据量子力学，光子被解释为具有一定能量的粒子。
当光子与金属中的电子相互作用时，产生的能量转移使电子克服金属表面的势垒，从而逸出金属。
半导体光子-电子的相互作用 2.5跃迁速率与爱因斯坦关系
跃迁速率:单位时间,单位能量范围，单位体积中 发生的跃迁次数。
影响跃迁速率的几大因素， ①初态被电子占据的几率
终态被空穴占据的几率 ②光子密度 P(hv) ③跃迁几率 B12 和 B21 ，A21
（包括所有可能产生跃迁的态→对态函数积分）
④对于确定的光子能量 ，参与跃迁的电子-空
fc (1
fv )
1 exp[hv (Fc KbT
Fv ) ]
讨论
1. Wsp 0 Fc Fv hv
由W净 0
得 exp[hv (Fc Fv ) 1 KbT
伯纳德 杜德福格粒子数反转条件.
2.Fc Fv hv
exp[hv (Fc Fv ) 0 KbT
有 W净 Wsp
穴能级对密度 red →折合态密度
red : 单位能量间隔，自旋方向之一的电子参与光跃迁的密度。
Nc Nv N
E Ec Ev
red (N / 2) / E N / 2(Ec Ev )
1
2(1/ c 1/ v ) NhomakorabeadEc : cdEc
dEv : vdEv
受激吸收速率r12 B12 fv (1 fc )red (hv)P(hv) 受激发射速率r21 B21 fc (1 fv )red (hv)P(hv) 自发发射速率rsp A21 fc (1 fv )red
一. 爱因斯坦关系
热平衡时：
吸收（r12） 发射（r21 rsp）,
并Fc Fv
P(hv)
A21
[ B12 exp(Ec Ev ) / KbT ] B21
3 n3hv3
1
P(hv)
c3
exp(hv / KbT ) 1
半导体光电子学第1章 半导体中光子-电子的...
GaAs就是一种直接带隙半导体材料。它的晶体结构如图。
它属于闪锌矿结构。它与金刚石有相似的结构，每一个晶格点 阵上的原子与4个相邻的原子键合。它们的区别在于：在金刚 石结构中，每一个晶格点阵上的原子是相同的；而在闪锌矿结 构中，每一个晶格点阵上的原子与相邻的键合原子不同。 在GaAs晶体中，As是5价的，Ga是3价的。在晶体中，它们结合 所形成的键是由As原子和Ga原子最外层的s和p轨道杂化形成的。 每一个键有两个共有电子。
在间接带隙半导体中，导带电子与价带空穴如果直接复合就不 满足动量守恒定律。因此，间接带隙半导体导带电子与价带空 穴的复合必须借助复合中心。这个复合中心可以是晶体缺陷或 杂质，它处于价带顶上方的带隙中的Er处。当电子与空穴复合 时，电子首先被复合中心俘获，然后再与空穴复合。在俘获过 程中电子的能量和动量改变传递给晶格振动，即传递给声子。 这样会降低发光效率。所以，大多数发光装置都不采用这种材 料，而采用直接带隙半导体材料。
电子、空穴和有效质量
一个电子由价带跃迁至导带，就在价带留下
一个空量子状态，可以把它看成是带正电荷
的准粒子，称之为空穴（hole）。这个过程
是电子-空穴对的产生，反之电子由导带跃迁
至价带，价带内丢失一个空穴，是电子空穴 对的复合。二者为载流子。
半导体中一般采用电子的有效质量替代 电子的惯性质量，这样载流子的运动规 律就可以用经典力学方程来描述，起到 了简化作用，这是一种近似，称有效质 量近似，用 me表示。为了方便，空穴
(k i k f k p ) 0
ki k f
这说明，如果只有导带电子和价带空穴参与发射光子 的过程，导带电子和价带空穴必须具有相同的动量。
ki k f
半导体光放大器(SOA)
半导体光放大器(SOA)简介半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)是一种利用半导体材料作为放大介质的光放大器，主要应用于光通信、光传感和光控制等领域。
SOA的基本结构是由两个正极极性相反的PN结组成的单元，并且有很多波导结构的SOA是由多个PN结组成。
SOA可以实现光信号对光信号的放大，同时也可以实现光信号对电信号的转换功能。
工作原理SOA的放大原理是基于半导体PN结的光电效应，当有光信号输入到SOA中时，电子和空穴被电场加速并移动，使其在PN结中电子处于芯区，空穴处于耗尽区。
在这个过程中，光子与电子发生相互作用，并将光子能量被传递给电子，从而使电子被激发到更高能级，这导致了吸收。
如果有合适的反向偏置电压作用于PN结，就可以实现同时具有增益和放大的效果。
优点相比于其他光放大器，SOA有以下的优点：1.SOA结构简单，易于集成到其他光电器件中。
2.延迟时间短，响应时间快，能够满足高速传输的需求。
3.信号放大增益宽度较大，可以处理多路不同波长光信号。
4.可以通过控制反向偏置电压来调节放大增益，提高信噪比。
应用领域SOA在光通信、光传感和光控制等领域被广泛应用，具体包括：1.光纤通信系统中作为光信号的放大器使用。
2.光纤传感系统中作为传感器信号的转换器使用。
3.光控制系统中作为调光器件使用。
4.光交换系统中作为切换器件使用。
挑战和未来SOA在应用中仍然存在一些挑战，如需要设计电路提高SOA的增益和降低其噪声、抑制SOA饱和等。
同时，随着光通信领域的不断发展，SOA也在不断地得到改进和完善，未来的SOA将更加强大、灵活和高效。
总结半导体光放大器(SOA)作为一种光放大器，具有结构简单、响应时间快、增益宽度大等优点，被广泛应用于光通信、光传感和光控制等领域。
SOA面临着一些挑战，但未来有很大的发展空间。
电子与光子在半导体材料中的输运现象
电子与光子在半导体材料中的输运现象半导体材料是现代电子学和光电子学领域的重要组成部分。
其特殊的电子结构赋予了它们在电子和光子输运方面独特的性质。
本文将探讨电子和光子在半导体材料中的输运现象，从而加深我们对这些材料的理解。
一、电子输运现象半导体材料中的电子输运现象主要包括载流子的漂移和扩散效应。
载流子是指在半导体中参与电子输运的带电粒子，包括电子和空穴。
它们的运动行为直接影响着半导体的电导率和电阻率等性质。
1.1 载流子的漂移载流子在半导体中的漂移是指受到电场作用下的定向运动。
当电场作用于半导体材料时，其中的载流子将受到电场力的作用，从而出现漂移运动。
这种运动方式类似于人们在水中游泳时受到水流推动的情况。
1.2 载流子的扩散载流子扩散是指由浓度梯度引起的自由载流子的运动。
在半导体材料中，自由载流子会由高浓度区域自发地向低浓度区域扩散。
这个过程类似于人们在高温环境下散发出的热量向周围环境传播。
二、光子输运现象除了电子输运现象外，光子在半导体材料中的输运现象也具有重要意义。
光子是光的基本组成部分，其在半导体材料中的传输行为影响着光电器件的性能。
2.1 光的吸收与发射当光照射到半导体材料中时，光子能量可以被半导体吸收，转化为电子能量。
这种转化过程称为光的吸收。
与此同时，当半导体处于激发态时，也可以发生光子的发射，将电子能量转化为光子能量。
2.2 光的散射与反射光子在半导体材料中的输运过程中可能会发生散射和反射。
散射是指光在材料内部的传输方向发生偏转的现象，而反射则是指光从材料表面反射回来。
这些现象影响了光子在材料中的传播速度和方向。
三、半导体材料中的电子与光子耦合效应半导体材料中的电子和光子相互作用现象极为重要。
电子能量转化为光子能量的过程称为辐射复合，而光子能量转化为电子能量的过程则称为吸收过程。
这些过程是半导体材料中的电子输运和光子输运相互联系的体现。
3.1 前向注入通过在半导体材料中施加不同电势，可以实现电子和空穴的注入。
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原子相互靠近→能级分裂→能带 （允带） 允带和允带之间的能量间隔——禁带
较低的能带被价电子填满，较高的能带是空的。对 于半导体来说，能量最高的满带称为价带，能量最 低的空带称为导带。
导带：接收被激发的电子（半导体）
价带：通常被价电子填满（半导体）
Ec：导带底的能量 Ev：价带顶的能量 Eg：禁带宽度，是打破共价键所需的最小能量，是
给定电子跃迁的初始态能量和动量及终态能量和 动量，当跃迁只涉及一个光子时，选择定则可表示为：
EiEf hv0
(kikf kp)0
kp很小，可将光子的动量忽略不计，因此：
ki kf
直接带隙跃迁符合k选择定律。
在间接带隙半导体中 ki k f
上式不再相等，为满足选择定则，跃迁过程 一定有声子参与（声子：晶格振动能量的单位， 有能量、动量）。
材料特有的重要特性。
导体、半导体、绝缘体的能带论解释
能带理论提出：一个晶体是否具有导电性，关键在 于它是否有不满的能带存在。
导体——下面能带是满带，上面能带是半满带； 绝缘体——下面能带（价带）是满带，上面能带
（导带）是空带，且禁带宽度比较大。 半导体——下面能带（价带）是满带，上面能带
（导带）是空带，且禁带宽度比较小，数量级约在 1eV左右。
hc 1.24
Eg Eg
在上式中，Eg的单位是eV，波长的单位是mm。 GaAs晶体的直接带隙是1.424eV。可以发射870900nm的光。
为了使半导体发出的光处于现代光通信的波段， 通常选用GaxIn1-xAsyP1-y(InP)材料。这里0≤x≤1， 0≤y≤1，它们分别表示Ga和As含量的百分比。
半导体中三种跃迁现象： 1. 受激吸收 2. 自发发射 3. 受激发射
受激吸收
在适当能量光子的作用下， 价带中的电子获得能量跃迁到 导带，形成电子—空穴对，这 就是受激吸收。
从能量的角度看：是光能 量转化成能量的过程。
应用：光电导、光探测器、太阳能电池
自发发射
导带中的电子以一定几率 自发与价带中的空穴复合，并 以光子形式放出复合所产生的 能量，称为自发发射。
种甚至三种跃迁过程。
半导体中量子跃迁过程的突出特点：
量子跃迁速率高，光增益系数大。 频响应特性好，量子效率高。 能量转换效率高。 半导体LD比普通LD有更宽的谱线宽度。
1.2 直接带隙与间接带隙跃迁
Ge、Si和GaAs的能带图
跃迁与跃迁选择定则：
跃迁发生在导带能量极小值与价带能量极大值之间 间接带隙半导体中电子在导带极小值与价带极大值
1.1 半导体中量子跃迁的特点
跃迁：
原子存在某些定态，在这些定态时不发出也不 吸收电磁辐射，原子定态能量只能采取某些分立值 E1、E2等，这些定态能量的值称为能阶。
电子通过能阶跃迁可以改变其轨道，当它从离 原子核较远的轨道（高能阶）跃迁到离原子核较近 的轨道（低能阶）上时将会发射出光子，反之将会 吸收光子。每个跃迁对应一个特定的能量和波长。
GaAs就是一种直接带隙半导体材料。它的晶体结构如图。
它属于闪锌矿结构。它与金刚石有相似的结构，每一个晶 格点阵上的原子与4个相邻的原子键结合。
在GaAs晶体中，As是5价的，Ga是3价的。在晶体中，它 们的化学键是sp3杂化的。
通常，半导体激光器发射的光子能量接近带隙能 量。发光波长和带隙能量用下面的式子估计
应用：LED
受激发射
复合过程不是自发的，而是 在适当能量光激励下进行的， 则复合产生的光子与激发该过 程的光子有完全相同的特性 （频率、相位、偏振、传播方 向），这称为受激发射。
应用：激光器LD
三种跃迁现象的区别与联系：
受激吸收与受激发射是互逆的。 受激发射与自发发射的区别在于这种跃迁中是
否有外来光子的参与 。 同一种光电子器件中，有可能同时并存以上两
P和As都是5价原子，用P取代一部分As，那么晶 体的结构以及类型不会改变，只是改变能带和晶格常 数。同样，用In取代一部分Ga，也只是改变能带和晶 格常数。原则上，通过改变x或y的值，在一定的范围 内就可以得到想要的带隙，也就得到想要的发射波长。
能带
单个原子——能级 当原子结合成晶体时，原子相互接近→电子壳层交叠
→电子不再局限在某一个原子上→电子的共有化运动 内层电子变化不大，仍然是孤立能级，外层电子（价
电子）由于电子的共有化运动，导致外层运动轨道容 纳的电子个数增多，由于泡利不相容原理，能级→分 裂→能带， 能带是由N(固体中原子的个数)个靠得很近的能级组 成，准连续。
之间的跃迁在能带图中表现为非竖直方向，称为非 竖直跃迁（间接带隙跃迁）。 直接带隙半导体中电子在导带极小值与价带极大值 之间的跃迁在能带图中表现为竖直方向，称为竖直 跃迁（直接带隙跃迁）。
跃迁的k选择定则：不管是竖直跃迁还是非竖直跃迁， 也无论是吸收光子还是发射光子，量子系统总的动 量和能量必须守恒。
电子和空穴
半导体由于Eg较小，在室温下，由于热激发或入 射光子吸收，使得价带中一部分电子跃迁到导带中， 一个电子由价带跃迁至导带，就在价带留下一个空量 子状态，可以把它看成是带正电荷的准粒子，称之为 空穴（hole）。这个过程是电子-空穴对的产生，反之 电子由导带跃迁至价带，价带内丢失一个空穴，是电 子空穴对的复合。二者为载流子。
这时动量守恒可表示为：
(ki kf kpks)0 (ki kf ks)0
E iEf h vs0
正号表示吸收光子、声子，负号表示发射光子、声子。
在间接带隙半导体中，导带电子与价带空穴如 果直接复合就不满足动量守恒定律。因此，间接带 隙半导体导带电子与价带空穴的复合必须借助复合 中心。
这个复合中心可以是晶体缺陷或杂质，它处于 价带顶上方的带隙中的Er处。当电子与空穴复合时， 电子首先被复合中心俘获，然后再与空穴复合。在 俘获过程中电子的能量和动量改变传递给晶格振动， 即传递给声子。这样会降低发光效率。所以，大多 数发光装置都不采用这种材料，而采用直接带隙半 导体材料。
第一章 半导体中光子-电子的相互作用
半导体物理基础 1.1 半导体中量子跃迁的特点 1.2 直接带隙与间接带隙跃迁 1.3 光子密度分布 1.4 电子态密度与占据几率 1.5 跃迁速率与爱因斯坦关系 1.6 半导体中的载流子复合 1.7 增益系数与电流密度的关系 小结
半导体物理基础