2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体的束缚激子复合物BEC

半导体的束缚激子复合物BEC 半导体的束缚激子复合物BEC 1. 束缚激子复合物： 由激子束缚于杂质中心或其它缺陷中心形成.可以分成3类： 的运动就不能分离为质心运动和相对运动（它们之间相互耦合）. 若能带简并，若闪锌矿中 价带，激子 CdS和ZnO中 激子, 由于短程相互作用随着激子半径增加按照 规律减小,1S态激子半径 仅略微大于 晶格常数,为此万尼尔激子的概念受到限制. ●激子束缚在中性施主原子 上： 记为 ●激子束缚在电离施主原子 上： 记为 ●激子束缚在中性受主原子 上： 记为 -++-. *●激子束缚在电离受主原子 上： 记为 (不存在.) 2. 产生束缚激子的能量判据 ●如果激子处在杂质中心附近时系统总能量下降, 激子可以束缚在中心或其它缺陷中心.反之, 如果激子处在杂质中心附近时系统总能量上升,那么激子会“选择”处于自由状态而不会束缚在杂质中心. ●在中性施主、受主以及电离施主杂质中心的束缚激子是可能的,而束缚在电离受 主杂质中心的束缚激子是不存在的. 3. BEC束缚能. ●束缚激子能量低于自由激子 束缚能通常比电子（空穴）束 缚于 的束缚能小得多.这两个能量 比值与材料关系很小,约为0.1. ●BEC束缚能与束缚激子复合物的本质 以及环境等因素有关. 4.束缚于浅中心的激子波函数可以由自由激子波函数的线性叠加来描述. 5.束缚激子复合物的其它形式 ●施主-受主对作为多中心束缚激子. ●单个中心束缚多个激子（源于间接半导体中，高简并的多谷导带，以及价带）. ●深中心束缚激子复合物. ●量子阱中束缚激子的束缚能与杂质相对势垒的空间位置有关.若杂质不在势阱中间,接近势垒,束缚激子的能量通常会减小,这是因为激子波函数远离杂质,这种现象会导致吸收谱和发射谱的非均匀加宽,通常与无序产生局域尾态合并,或者与自由激子线合并. 6.束缚激子 离解途径： 后者更容易，即激子从电离施主上分离 出来需要较多的能量,而中性 束缚一 个自由空穴需要较少的能量. ● I型（M）QW中,z方向运动受到限制但是阱宽不为0. Ⅱ型QW中,电子与空穴分别限制于势阱和势垒中,它们的波函数重叠重叠较小,库仑作用减弱,可以产生空间间接激子. VB CB 激子复合寿命长，束缚能小. ● 2d系统与3d系统比较 能量： 单态振子强度： 半径： $$