Жартылайөткізгіштің оптикалық жұтылуының спектрін зерттеу және тыйым салынған аумағының енін анықтау

мұндағы I_o, I_R и I_t сәйкесінше түскен, шағылған және өткен жарық ағындарының интенсивтілігі. R және Т – өлшемсіз шамалар және көбіне [ % ] көрсетіледі.

Жарықтың ортада жұтылуы  Бугер-Ламберт заңымен сипатталады:

I(d)=I_o-(l-R)-exp(-d),      (2)

мұндағы I(d)- жарықтандырылған үлгінің шетінен d қашықтықтағы жарық ағынының интенсивтгі, - заттың жұтылу коэффициенті. =f( ) тәуелдігін жұтылу спектрі деп атайды, R=f( )- шағылу спектрі, T=f( )- өткізу спектрі.

Жарықтың ортамен таралуы  және әрекеттесуі Максвелл теңдеулер  жүйесімен көрсетіледі. Өйткені  жарық элекромагнитті толқын болып  табылады. Максвелл теңдеулерінің шешімінен d қалыңдықта жазық параллельді үлгіден  өтетін өткізу коэффициенті Т үшін:

                    T>10% үшін (3)

Бұл тәуелділік интерференция  жоқ кезде және 10% көп мөлдір аумақтағы  әлсіз жұтылу кезінде алынған.

Үлгінің өткізу коэффициенті 10%-дан аз болса, онда ( R=const=0,25 болғанда) соңғы теңдік мына түрге келеді:

Т = (1 - R)² * ехр(- d)              Т > 10% үшін

Осыдан:

 (4),

Мұндағы Т*- сәйкес бірліктерге  есептелген өткізу Т*=Т(%)/100%.

 

Жұмыстың орындалуының тәжірибелік тәртібі:

1. Бір үлгіде, 0,4-тен 0,75 мкм-ге дейінгі толқын ұзындықтары  аралығындағы СФ-18 құрылғысының  екі жұмыс режимі үшін өткізу  коэффициентінің спектрлік тәуелділігін (өткізу коэффициентінің толқын  ұзындығына тәуелділігін) T=f( ) өлшеу. 0 мен 100% өткізу шкаласына бірінші режим сәйкес келсе, екінші режим – 0 мен Т=10% мәндеріне сәйкес келеді. Бірінші режим берілген толқын ұзындықтары интервалындағы үлгі өткізуінің толық спектрін алуға мүмкіндік береді. Өткізу спектрінің бастапқы бөлігі арқылы материалдың тыйым салынған аймағының қалыңдығы есептелінеді, ал СФ-18 құрылғысының екінші жұмыс істеу режимінде өткізу спектрінің бастапқы бөлігін дәлірек өлшеуге мүмкіндік туады.

2. Үлгінің екінші режимде  өлшенген өткізу спектрін қолдану  арқылы, үлгінің d қалыңдығын және R=0,25 мәнін қолданып, (4) формуласы  бойынша үлгінің жұту коэффициентін  әр түрлі толқын ұзындықтары  үшін есептеу, 8 нүктеден көп мәнді  алу керек.

3. hn=1,24/(мкм) формуласы бойынша үлгіге түсетін квант энергиясын есептеу.

5. (ahv)^1/2 мәнін есептеу.

6. Мәндерді төменгі кестеге  жазу

, мкм	T, %	a,m-1	hn, эВ	(ahv)1/2

7. (ahv)^1/2 - f(hn) тәуелділік графигін тұрғызу.

8. Алынған түзуден осы  түзудің абсцисса өсімен қыйылысу  нүктесіне дейінгі аралықтың  экстраполяциясы жолымен тыйым  салынған аймақтың оптикалық  қалыңдығын анықтау.

9. Есептеу қателігін бағалау.

ҚОРЫТЫНДЫ СҰРАҚТАР

1. Өткізу коэффициентінің  спектрлік тәуелділігінің бақыланатын  жүрісін түсіндіру T=f( ).

2. Жартылайөткізгіштердегі  жарықтың жұтылуын түсіндіру.

3. Жарық спектрінің жұтылуының  қандай механизмінде жартылайөткізгіштің  тыйым салынған аймағының қалыңдығын  анықтауға болады?

4. E_g жұтылу спектрінің қай аумағы арқылы анықталады?

 

ҰСЫНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ:

1. П.П. Павлов Методы  измерения параметров полупроводниковых  параметров. – М., ВШ, 1987

2. Н. Мотт, Э. Дэвис Электронные  процессы в некристаллических  веществах. - М. Мир,1974

3. А. Фельц Аморфные  и стеклообразные неорганические  твердые тела. М., Мир. 1986

4. К.В. Шалимова Физика  полупроводников. – М., Энергия, 1971

5. К.В. Шалимова Практикум  по полупроводникам и полупроводниковым  приборам. – М., ВШ, 1968

6. П. В. Павлов, А. Ф.  Хохлов Физика твердого тела. – М., ВШ, 2000

7. Спектрофотометр СФ-18, техническое  описание и инструкция по эксплуатации. 1988