АННОТАЦИЯ
В книге изложены физические представления о действии электромагнитного и корпускулярных излучений на полупроводники. Рассмотрены процессы поглощения электромагнитного излучения, фотоионизация и ионизация при прохождении заряженных частиц высокой энергии, а также основные типы процессов рекомбинации, приводящей к возвращению возбужденного излучением кристалла в исходное равновесное состояние. В отдельной главе содержатся данные об излучательной рекомбинации в полупроводниках.
Приведены основы теории возникновения структурных дефектов в полупроводниках под действием жесткой радиации и экспериментальные данные об изменениях физических свойств полупроводников, обусловленных такими дефектами.
Книга предназначается для научных сотрудников, занимающихся физикой полупроводников и близкими к ней вопросами физики твердого тела, для читателей, работающих в области практического использования полупроводников в инфракрасной технике, энергетике и экспериментальной ядерной физике, а также для студентов старших курсов соответствующих специальностей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ...................... ^
Глава 1, Поглощение света полупроводниками........ 9
§ 1. Оптические константы полупроводников и методика
их определения .................. 9
§ 2. Полоса «собственного» оптического поглощения (основная полоса)..................12
§ 3. Влияние температуры, давления, электрического и магнитного полей на оптическое поглощение в основной полосе.....................25
а) Влияние температуры и давления.........25
б) Влияние электрического поля на край основной полосы оптического поглощения...........27
в) Влияние магнитного поля на основную полосу поглощения....................32
§ 4. Поглощение света, сопровождаемое образованием
экситонов ....................,34
§ 5. Поглощение света, связанное с фотоионизацией или
возбуждением примесей и дефектов структуры . . .j 37
а) Центры с мелкими энергетическими уровнями . . .} 37
б) Инфракрасное поглощение, связанное с глубокими уровнями примесей и дефектов . . . . . . . . . .45
§ 6. Инфракрасное поглощение носителями тока.....,45
а) Неселективное поглощение.............45
б) Селективное поглощение..............49
§ 7. Влияние электрически неактивных примесей на инфракрасное поглощение в полупроводниках.....52
§ 8. Поглощение света при возбуждении колебаний кристаллической решетки...............54
Глава 2. Фотоионизация и фотопроводимость в полупроводниках .......................57
§ 9. Основные величины и соотношения, характеризующие
фотопроводимость .................58
§ 10. Квантовый выход фотоионизации и его спектральная зависимость ..............,..,. 63
4 ОГЛАВЛЕНИЕ
а) Понятие о квантовом выходе и его определение по фототокам в однородных кристаллах.......63
б) Определение квантового выхода фотоионизации в кристаллах полупроводников с р—/г-переходами . . 67
в) Результаты исследования спектральной зависимости квантового выхода фотоионизации .......... 73
г) Обсуждение и интерпретация данных о спектральной зависимости квантового выхода фотоионизации 79
§ 11. Ионизация при поглощении фотонов большой энергии
(рентгеновское излучение и гамма-лучи)......82
§ 12. Рекомбинация и захват электронов и дырок в полупроводниках ..................83
а) Рекомбинационный захват носителей локальными центрами.....................87
б) Статистика процессов рекомбинации для центров с одним уровнем..................89
в) Пример процесса рекомбинации на локальных центрах: химические примеси в кристаллах германия.......................94
г) Рекомбинация неравновесных носителей в кремнии и
в антимониде индия ............... 96
д) Процессы, связанные с захватом (прилипанием) носителей .....................97
е) Рекомбинация и захват носителей центрами на поверхности полупроводников ............ 102
§ 13. Зависимость фотопроводимости от интенсивности возбуждения. Тушение фотопроводимости. Отрицательная фотопроводимость...............103
а) Сенсибилизация (очувствление) фотополупроводника ........................108
б) Сверхлинейность................ . НО
в) Тушение фотопроводимости............111
г) Отрицательная фотопроводимость......... 112
Глава 3. Ионизация в полупроводниках при прохождении заряженных частиц высоких энергий.........115
§ 14. Характер взаимодействия заряженных частиц большой энергии с веществом. Ионизационные потери энергии ...................... 115
§ 15. Экспериментальное определение средней энергии образования пары неравновесных носителей в полупроводниках ...................121
а) Германий ....................123
б) Кремний.....................132
в) Ионизация р-частицами в алмазе........134
§ 16. Обсуждение экспериментальных данных и теоретическая интерпретация ................ 135
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
Глава 4. Излучательная рекомбинация в полупроводниках; возможности усиления и генерации света с помощью полупроводников.................141
§ 17. Теория рекомбинации электронов и дырок с испусканием фотона..................142
§ 18. Экспериментальные методы возбуждения и исследования спектров рекомбинационного излучения . . . 148
§ 19. Спектры рекомбинационного излучения германия . . 151
а) «Собственное» излучение ............. 151
б) Примесное излучение германия..........157
§ 20. Излучательная рекомбинация в кремний......160
§ 21. Излучательная рекомбинация в полупроводниковых
соединениях (InSb, GaSb, InP, PbS).......163
§ 22. Возможности, осуществления инверсных распределений (отрицательных температур) в полупроводниках. Усиление и генерация когерентного излучения .........-.............166
а) Понятие «отрицательной температуры»......168
б) Возможности осуществления состояний с отрицательной температурой в полупроводниках ..... 171
•
Глава 5. Изменение свойств полупроводников под действием быстрых электронов, гамма-лучей, нейтронов и тяжелых заряженных частиц..............177
А. Теоретические представления о процессах возникновения радиационных дефектов ............. 178
§ 23. Действие быстрых электронов и гамма-лучей . '. . 178
а) Исходные предположения ............178
б) Угловое распределение атомов после рассеяния электронов и распределение по энергиям ....... 180
в) Вероятность возникновения дефектов Френкеля . . 183
§ 24. Уточненная теория смещения атома из узла в междоузлие для кристаллической решетки типа алмаза (пример германия)................187
§ 25. Возникновение радиационных дефектов под действием гамма-лучей.................191
§ 26. Действие быстрых нейтронов и тяжелых заряженных
частиц ...................... 194
а) Энергия ядер отдачи............. . . 194
б) Образование вторичных дефектов структуры в результате каскадов упругих столкновений ..... 196
в) Столкновения с перемещением дефектов.....202
г) Тепловая теория возникновения групп радиационных дефектов ..................... 203
Б. Радиационные дефекты и последствия ядерных реакций в полупроводниках (данные экспериментов) ^__,__, 206
) ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 27. Цели и методы изучения радиационных дефектов в
полупроводниках ................. 206
§ 28. Радиационные дефекты в монокристаллах кремния . 210
а) Порог образования радиационных дефектов . . .211
б) Влияние радиационных дефектов на равновесную концентрацию носителей тока ..........215.
в) Инфракрасное поглощение и фотопроводимость, связанные с радиационными дефектами в кремнии ...................... 223
г) Влияние радиационных дефектов на рекомбинацию неравновесных носителей в кремнии........227
§ 29. Радиационные дефекты в монокристаллах германия 234
а) Зависимость вероятности возникновения радиационных дефектов от анергии, передаваемой атомам при бомбардировке электронами............235
б) Энергетические уровни радиационных дефектов в германии и влияние дефектов на рекомбинацию неравновесных носителей .............. 238
§ 30. Радиационные дефекты в полупроводниковых соединениях .....................242
§ 31. Отжиг радиационных ^дефектов в полупроводниках 246 § 32. Последствия ядерных реакций в полупроводниках 253
Титература .......................257
ПРЕДИСЛОВИЕ
•у
Действие электромагнитного излучения и частиц большой энергии на полупроводники можно разделить, в основном, на два процесса: а) возбуждение электронов (ча'стным случаем является внутренняя ионизация, т. е. появление избыточных носителей тока) и б) нарушение периодической структуры кристалла, т. е. возникновение «радиационных структурных дефектов». Разумеется, исследование действия излучений на полупроводники нельзя считать обособленной областью. Так, например, вопрос о «радиационных» нарушениях структуры представляет собою часть общей проблемы дефектов кристаллических решеток и влияния дефектов на процессы в полупроводниках. Это же следует сказать про область фотоэлектрических и родственных им явлений, где действие радиации служит лишь началом сложной цепи неравновесных электронных процессов. Тем не менее, в особенности с точки зрения физика-экспериментатора, круг рассматриваемых вопросов объединен или общими характерными чертами (например, явления фотоионизации и ионизации при прохождении частиц), или тем, что действие радиации вызывает в полупроводнике процессы различного типа одновременно (ионизация и возникновение радиационных Дефектов).
Автор ставил своей целью рассмотреть вопросы, представляющиеся наиболее типичными. По степени изученности они сильно отличаются друг от друга. Примером сравнительно изученного вопроса может служить поглощение инфракрасной радиации полупроводниками, где, по крайней мере для некоторых веществ, имеется обширный экспериментальный материал И в
Цена: 150руб.
