2022-2023学年高二物理竞赛课件：光学波的散射

光学波的散射 光学波的散射 ● 横波 引起切变，参与一定的散射作用 ● 纵波，造成疏密区域，同时由于正负离子 的存在，形成带正负电的区域而产生电场 对载流子加了个附加势场，而导致散射。 在离子性半导体中，如Ⅱ －Ⅵ 族化合物硫化铅 ，离子键占主要，Ⅲ －Ⅴ族GaAs有部分离子键 成份，长光学波有重要的散射作用。 在能带具有单一极值的半导体中，起主要散射的是长 波，比原子间距大很多倍的格波。 室温时，电子速度为105m/s ，对应波长为10-8m ， 要求格波波长也在10-8m ，原子间距为10-10m ， 所以是长波（波长比原子间距大）起主要散射作 用。 长声学波即弹性波，在散射中起作用的是纵波， 它使得原子分布的疏密变化，造成原子间距的 减小或增大，使得能带结构发生改变。 平衡时 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 波的传播方向 振动时 ● 横声学波 振动方向 平衡时 • • • • • • • • • • 振动方向→ ← 振动方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 • • • • • • • • • • 疏 密 疏 波 振动 ● 纵声学波 •→ ←• 膨胀状态-- 原子间距增大 压缩状态— 原子间距减小 纵声学波示意图 纵声学波→原子疏密变化→Eg变化→附加势→形变势 纵声学波的散射几率Ps与温度T的关系为： 平衡时 • • • • • • • • • • 振动方向 ←°•→ ←•°→ 振动方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 • • • • • • • • • • •疏 •密 •疏 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °密 °疏 °密 － + － + + + - + + + + - - + + + - - - + - - - - + - - - + + + - + + + + - - + + + + + + - + + + + - - + + + - - - + - - - - + - - - + - + - + 纵光学波 离子晶体 极化场 纵光学波的散射几率Po: 所以，晶格格波散射几率Pc 为： 和平均声子数相关 低温时声子数少散 射弱，所以，光学 波在高温时散射作 用明显。 对原子晶体： 主要是纵声学波散射； 对离子晶体： 主要是纵光学波散射。 低温时，主要是电离杂质的散射； 高温时，主要是晶格散射。 (3)其它散射机构 （a）等同能谷间散射——高温下显著 谷间散射：电子在等同能谷中从一个极值附近散射到另一个极值附近的散射。如硅的导带具有极值能量相同的六个等能面，载流子在其中的分布相同。 分类：A、弹性散射，与长波声子，在同一能谷 B、非弹性散射，与短波声子，在不同的 能谷间，吸收或发射一个高能声子 特点：低温时散射很小。 ○-　　●+　　○-　　●+　　○- ●+　　○-　　●+　　○-　　●+ ○-　　●+　　○-　　●+　　○- ●+　　○-　　●+　　○-　　●+ $