Люминесценция полупроводников

Люминесценцией называют электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний.

Для возникновения люминесценции в полупроводнике атомы полупроводника должны быть выведены из состояния термодинамического равновесия, т.е. возбуждены. Они могут быть переведены в возбужденное состояние электрическим полем (электролюминесценция), бомбардировкой полупроводника электронами (катодолюминесценция), освещением (фотолюминесценция) и с помощью других энергетических воздействий. При люминесценции акты поглощения энергии полупроводником и излучения квантов света разделены во времени (а могут быть, и в пространстве) промежуточными процессами, что приводит к относительно длительному существованию свечения полупроводника после прекращения возбуждения. Излучение квантов света из полупроводника может происходить в результате перехода электрона на более низкий энергетический уровень при межзонной рекомбинации или при рекомбинации с участием рекомбинационных ловушек. Излучательная рекомбинация носителей заряда может произойти без электромагнитного воздействия, т. е. самопроизвольно. Такую рекомбинацию называют самопроизвольной или спонтанной. Так как спонтанное излучение случайно, имеет статистический характер, то оно некогерентно. Это обусловлено тем, что акты спонтанного излучения происходят независимо друг от друга в разные моменты времени. Переход электрона на более низкий энергетический уровень с излучением кванта света может произойти с помощью электромагнитного воздействия. Такую рекомбинацию (такой переход) называют вынужденной, индуцированной или стимулированной. Следовательно, квант света с определенной частотой может не только поглощаться полупроводником, но и вызывать добавочное индуцированное излучение. Индуцированное излучение происходит в том же направлении, что и вызвавшие его излучение, в одной и той же фазе и с одинаковой поляризацией, т. е. индуцированное излучение является когерентным.