Оптические переходы и релаксация энергии горячих носителей в кремниевых нанокристаллах А. Н. Поддубный, А. А. Прокофьев, И. Н. Яссиевич

Объемный кремний

Метод сильной связи Орбитали sp 3 d 5 s* s, s*x, y, z x 2 – y 2 xy, yz, zx3z 2 – r 2

Плотность состояний

Волновые функции D = 3 nm Основное состояние E = 1,637 эВ Возбужденное состояние E = 1,869 эВ

Волновые функции D = 3 nm, основное состояние: E = 1,637 эВ

Сечение поглощения

Распределение энергии при поглощении

Скорость оптических переходов

Оже-процессы Самые быстрые: aug < 1 пс. Обмен энергией между электроном и дыркой. Дырки охлаждаются быстрее => ускорение релаксации в целом.

Релаксация энергии...определяется взаимодействием с оптическими фононами: Чувствительна к энергетическим зазорам между уровнями. D = 3 нм

Итого Поглощение больших квантов приводит к рождению горячих электронов и холодных дырок. Оже-процессы – самые быстрые в системе, но не обеспечивают релаксацию. Релаксация энергии происходит за счет испускания оптических фононов (10 10 –10 12 c –1 ). В нанокристаллах больше 5 нм быстрые оптические переходы возможны только выше порога прямых переходов (3,4 эВ).