Як павысіць светлавую эфектыўнасць германію?

Хоць германій мае прамую шырыню забароненай зоны 0,8 эВ, ён па сутнасці з'яўляецца матэрыялам з непрамой забароненай зонай з-за наяўнасці L-праводнай зоны.

Як паказана на мал. (а), гэтая розніца ў энергіі робіць германій неэфектыўным выпраменьвальнікам святла, таму што большасць электронаў, якія ўводзяцца звонку, будуць займаць даліны зоны праводнасці L з меншай энергіяй. Калі хуткасць злучэння выпраменьваных фатонаў нізкая, электроны, размешчаныя ў L-праводных далінах, могуць злучацца з дзіркамі толькі з дапамогай фанонаў, але, запаўняючы непрамыя L-даліны ў зоне праводнасці, мы можам назіраць прамое злучэнне у кропцы r.

З іншага боку, электроны, размешчаныя ў r-праводных далінах, могуць утвараць комплекс з дзіркамі з больш высокай хуткасцю комплексавання. Такім чынам, зрабіўшы германій матэрыял з прамой або псеўдапрамой паласой забароненай зоны, мы павялічваем хуткасць комплексаўтварэння носьбітаў ад даліны r-камбінацыі і робім Ge энергаэфектыўным выпраменьвальнікам святла.

Германій

Прамы аптычны зазор у германіі - гэта вельмі хуткі працэс з хуткасцю радыяцыйнага злучэння на пяць парадкаў вышэй, чым за ўскосны зазор. Гэта азначае, што прамазоннае выпраменьванне ў Ge такое ж эфектыўнае, як і ў прамазонных паўправадніках. Люмінесцэнцыю Ge можна значна ўзмацніць, выкарыстоўваючы прамы скачок забароненай зоны Ge. 

Як правіла, Ge можна пераўтварыць з матэрыялу, які мае па сутнасці ўскосны зазор, у матэрыял з прамым зазорам, увёўшы дэфармацыю расцяжэння, легіраванне тыпу r або сплав Ge з волавам, як паказана на малюнку (b) вышэй. Абодва метады памяншаюць забароненую зону ў разломе, г. зн., забароненая зона ў прамых далінах памяншаецца з больш высокай хуткасцю, чым у непрамых L-далінах, так што структура забароненай зоны Ge змяняецца, у канчатковым выніку пераўтвараючы Ge ў матэрыял з прамой зачыненай зонай, здольны паглынаючы або выпраменьваючы святло.

На малюнку вышэй паказана дыяграма забароненай зоны германію: (а) распрацоўка энергетычнай зоны аб'ёмнага Ge і (b) Ge з выкарыстаннем дэфармацыі расцяжэння і легіравання n-тыпу. Дэфармацыя расцяжэння памяншае розніцу энергій паміж далінамі T і L, а легіраванне n-тыпу кампенсуе астатнюю розніцу энергій. Дэфармацыя таксама выклікае расшчапленне лёгкіх і цяжкіх палос паражніны, з большай свяцільнасцю, якая чакаецца, калі расцягвае напружанне павялічваецца.

Тэарэтычна было паказана, што германій можа быць атрыманы з дапамогай напружання расцяжэння і легіравання n-тыпу для дасягнення лепшай прамой палоснай фотаэмісцыі пры пакаёвай тэмпературы. Стварэнне няправільнага зазору з дапамогай напружання расцяжэння адкрывае магчымасць распрацоўкі новых оптаэлектронных прылад, якія цалкам сумяшчальныя з крэмніевай тэхналогіяй, такіх як святлодыёдныя святлодыёды, лазеры і аптычныя мадулятары. Ge быў выкарыстаны ў самых розных прыладах, пачынаючы ад наладжвальных па энергіі зборшчыкаў святла (напрыклад, фотадэтэктараў) і заканчваючы высокаэфектыўнымі оптаэлектроннымі прыладамі.

Каментарыі

Звязаны блог

Сардэчна запрашаем у наш блог, прысвечаны прывабнаму свету германію і іншых фотаэлектрычных матэрыялаў. 

Атрымайце нашу прапанову

Калі ласка, паведаміце нам пра свой запыт, і мы звяжамся з вамі на працягу гадзіны.