《7第七讲光功能与复合材料.ppt

* 上节回顾: 电子能带和直接带间跃迁 间接带间跃迁 带内跃迁 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 光的发射 发光：由于电子从较高的能态跃迁到较低空能态而发射光子，同时可能伴随热量的产生（声子） 荧光：纳秒或更快； 磷光：微秒或毫秒； 余晖：秒 磷光材料：ZnS, 钨酸盐；Zn过剩的ZnO, 许多有机物 光致发光； 场致发光：由于应用电场引起； 阴极发光(cathodoluminescence)：由于高能电子照射物体表面引起。 自发辐射(Spontaneous Emission) 根据电子跃迁所需时间，发射的光可分为： 根据发光产生的原因，可分为： 电视机屏幕（ZnS；掺银蓝色；掺铜绿色） 荧光灯：钨酸盐，硅酸盐；由于水银辉光放电产生的紫外光照射 电子显微镜的图像: 由于磷光剂，比如ZnS 蜡烛，白炽灯等 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 受激辐射（激光）(Stimulated Emission) LASER: light amplification by stimulated emission of radiation 特点：单色性；准直性（collimation） 产生过程：发射光子，能量 ；发射的光子可以激励第二个电子的到低能级，同时位相相干；最终大量的光子产生。 条件：电子占据数的反转，并且电子能够在高能态停留一定时间 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 泵浦效率(pumping efficiency)和占据数反转（population inversion）在两能级体系中相互制约，所以不会产生激光行为。 测不准原理： 三能级激光：非辐射、声子辅助的衰退用虚线表示，E2、E3分别是高反转数和高泵浦效率的能级 四能级激光 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * He-Ne激光 （a）激光谐振腔示意图；（b）He和Ne的能级示意图。电子在电场下加速，通过电子-原子碰撞激发He气，一些He能级与Ne能级共振，通过共振能量传递使Ne原子激发，这使得电子非常有效的注入到Ne的2s和3s能级（电子和Ne原子的直接碰撞也有贡献）。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 半导体激光 腔体包括重掺杂的n-和p-型半导体材料，如GaAs。在正偏压下，在耗尽区存在电子的反转 直接带隙半导体材料比间接带隙半导体具有高很多的发光效率。 声子的参与使得电子复合时间变长（0.25 s），此时间内电子和空穴可以和材料内的缺陷态发生某种非辐射的复合 间接带隙半导体中的直接带间跃迁导致的电子注入和声子参与的间接电子复合 正偏压下重掺杂半导体的能带示意图和半导体激光器结构示意图 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 300 K下一些三元和四元化合物半导体的晶格常数、能隙、发射波长。二元化合物之间的线表示三元。阴影表示间接带间跃迁。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * 同质结和异质结激光 量子阱激光 同质结二极管激光器的耗尽层附近声子分布示意图 活跃区包含n型掺杂GaAs层的双异质结激光器的示意图 单量子点结构的能带结构 Evaluatio