В прямозонном полупроводнике излучательный переход осуществляется по вертикальной линии

Впрямозонном полупроводнике излучательный переход осуществляется по вертикальной линии (рис.1(в)), поскольку экстремумы в валентной зоне и зоне проводимости имеют место при одном и том же моменте. В непрямозонном полупроводнике электрон в зоне проводимости имеет момент отличный от момента подходящей для рекомбинации дырки в валентной зоне. Для соблюдения закона сохранения импульса, должна образовываться еще одна частица – фонон. Вероятность одновременной генерации двух частиц – фотона и фонона существенно ниже вероятности генерации одной частицы – фотона. Поэтому, излучательная рекомбинация в прямозонном полупроводнике существенно более вероятна по сравнению с непрямозонным.

       Как известно, распределение электронов в полупроводнике описывается квантовой статистикой Ферми-Дирака, основанной на принципе Паули, который относится ко всем частицам и квазичастицам со спином 1/2. Согласно ей, вероятность того, что электрон заполняет состояние при определенной энергии Е:

                                                                                                (4)

 

где F –энергетический уровень Ферми, k – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура.

При абсолютном нуле эта функция распределения является простой ступенчатой функцией, для которой f(E)=1 при E<F и f(E)=0 при E>F.

Очевидно, 1- f(E) есть вероятность незанятости, т.е. вероятность распределения дырок:

                                                                                 

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector