2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体禁带

半导体禁带 说明： ① LPB：在波矢实部,起始于原点，直 线部分称为类光子支，斜率为 当 曲线开始弯曲，逐渐成为 与横轴平行的直线, 这直线部分称为 类声子支.在 但 曲线 弯曲部分，极化激元效应最强. 不为零. 但是由于波矢虚部大于波矢 实部,仍然是强吸收区域. ③根据非交叉原理： 极化激元的产生是源于斜率为 电磁场能级与横极化模 耦合产生. ④色散关系与振子激发方向、光波 另外，群速度为负值，表示光波衰 减比传播快. UPB: 在波矢实部，起始于 直线 部分也称为类光子支,但斜率为 在波矢虚部,存在于 区域. 当 波矢虚部趋于 在 处， 纵模极化波通常不会与电磁波发生强 耦合. 总之, 区域,无论LPB还是 UPB在波矢实部都不存在.这表示该 区域不存在任何传播模,即禁带(全反 射). 禁带区域之外,介质中都是单模 传播.另外，色散曲线的右侧实际反 应了折射率实部与ω的关系；色散 曲线的左侧实际反应了折射率虚部 与ω的关系. ② 区域情况与 条件下有所不同.当 波矢虚部没有趋于∞, 而波矢实部也 方向之间关系（设各向激发频 图a 振子可以沿任何方向激发. 若光沿x方向传播，波矢为 那么沿y和z方向的振子 横模上,下极化激元支,而沿x 与光场耦合,产生二重简并的 方向的振子振动形成纵模支. 率和振子强度都相同） 图b 振子仅在xy平面激发. 产生二重 简并的横模上、下极化激 元, 无纵模支. ⑤只要振子间平均距离小于入射光波的相干长度, 极化激元存在于所有光与介质的相互作用过程中. $$