Dịch chuyển hấp thụ trong vật liệu cấu trúc nano

Một phần của tài liệu BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ QUANG HỌC VẬT LIỆU (Trang 42 - 43)

Nếu tăng năng lượng photon từ giá trị không, không dịch chuyển nào được phép cho đến khi chúng ta vượt qua ngưỡng đối với electron kắch thắch từ trạng thái cơ bản của vùng hóa trị (mức lỗ trống n=1) tới trạng thái thấp nhất của vùng dẫn (mức

electron nỖ=1). Có một dịch chuyển ứng và do đó được phép. Ngưỡng

này xảy ra ở năng lượng photon xác định bởi:

(3.11)

trong đó là độ rộng vùng cấm của vật liệu giếng lượng tử. Biểu thức này cho

chúng ta một kết quả rất quan trọng. Đó là rìa hấp thụ quang của giếng lượng tử bị dịch

( ) so với vật liệu khối bán dẫn. Do đó năng lượng bị giam giữ có

thể thay đổi khi thay đổi độ rộng giếng thế. Năng lượng dịch chuyển:

(3.12)

Trng đó là khối lượng hiệu dụng rút gọn của electron-lỗ trống. Điều đó cho thấy

rõ ràng là dịch chuyển với xảy ra ở kxy=0

Do hàm mật độ trạng thái đối với hệ hai chiều có dạng bậc thang nên hệ số hấp thụ cũng có dạng giống như vậy, bằng không và tăng tới năng lượng ngưỡng xác định và sau đó có giá trị không đổi khác không với năng lượng photon lớn hơn.

Dịch chuyển tiếp theo đối với trạng thái lỗ trống nặng xảy ra ở năng

lượng tương ứng với kắch thắch e từ trạng

thái lỗ trống nặng n=2 tới mức electron nỖ=2. Khi e vượt qua ngưỡng, hệ số hấp thụ có một bước nhảy mới. Tiếp theo sẽ có các bước tương ứng các dịch chuyển từ trạng thái lỗ trống nhẹ tới vùng dẫn.

Dạng hàm của hệ số hấp thụ có dạng như hình 3.3 và tuân thủ nghiêm ngặt quy tắc chọn lọc.

Ngưỡng năng lượng đối với dịch chuyển thứ n:

(3.13)

Ngưỡng phổ bao gồm một chuỗi các bước với năng lượng ngưỡng xác định bởi (3.13)

Một phần của tài liệu BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ QUANG HỌC VẬT LIỆU (Trang 42 - 43)