Оптоэлектроника

Средний и дальний ИК-диапазоны

Взаимодействие между полупроводником и электромагнитной волной в среднем и даль­нем инфракрасном диапазонах вводит в действие оптические фононы материала (смотри­те Дополнение 6. Б). Режим дальнего ИК-диапазона называется областью остаточных лу­чей, где среда становится чрезвычайно поглощающей и дисперсионной. Например, для СаАв этот диапазон располагается в области 30 мкм.

В этом спектральном диапазоне поглощение и коэффициент оптического преломле­ния хорошо описываются моделью гармонических осцилляторов с собственными часто­тами, равными частотам поперечных оптических фононов (гто). Эта модель использует четыре параметра: статическую диэлектрическую постоянную £ диэлектрическую посто­янную при бесконечно большой частоте £х, резонансную частоту уто и коэффициент зату­хания у Простое расширение модели Лоренца дает в этом случае выражение для диэлект­рической постоянной в виде:

Е = е,-е2 = (яор - хк^)2 = е_ + (е0 - е_)——^------------------ (7.Б. 1)

»'то - V2 +уу

В СаАБ энергия оптических фононов составляет к уто = 33,25 мэВ, а соответствующие диэлектрические постоянные равны ех = 10,88 и £ — ех =1,97, а коэффициент затухания есть у~ гто/133. Вдали от резонанса (для энергий фотонов более 33 мэВ) выражение (7.Б.1) может быть упрощено, что дает:

<7'Б'2“’ Уравнение Зеллмайера

В таблице 7.Б.1 приведены различные параметры, необходимые для проведе­ния этих расчетов применительно к системе СаАз/АЮаАз.

В действительности существует целый ряд феноменологических поправок к формуле Зелмайера, при этом наиболее точная формула для А1хСа1_хА5 (при ку в единицах эВ) имеет вид:

I 1 /2

«орЧ7’10+------------ —----------- 1------ —--------- 1 - 0,528 х (7.Б.26)

1 - 0,180 (Ли)2 [(30,08 А к У - 1]

Длина волны (мкм)

Рис. 7.Б.1. Коэффициент оптического преломления в средней ИК-области для ваАБ, полученный с использованием расширенного уравнения Зеллмайера.