Оптическая спектроскопия твердотельных наноструктур

1.

ОПТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ НАНОСТРУКТУР
Горшков Алексей Павлович
к.ф.-м.н., доцент,
доцент кафедры физики полупроводников и оптоэлектроники
физического факультета ННГУ
М.О. Марычев, А.П. Горшков. Практическое руководство по оптической спектроскопии твердотельных
наноструктур и объёмных материалов. Учебно-методические материалы по программе повышения
квалификации «Физико-химические основы нанотехнологий», Нижний Новгород, 2007

2.

Полупроводники 2

3.

Полупроводники и спектр электромагнитного излучения
3
Электронвольт –
работа, которую
необходимо
совершить, чтобы
переместить электрон
между двумя точками
с разностью
потенциалов 1 В
Спектр электромагнитного излучения
Кремний (Si):
Eg = 1.12 эВ
λ0 = 1107 нм
Арсенид галлия (GaAs):
Eg = 1.42 эВ
λ 0 = 873 нм
Селенид цинка (ZnSe):
Eg=2.82 эВ
λ0 = 440 нм
Нитрид галлия (GaN):
Eg = 3.37эВ , λ0 = 368 нм

4.

Светодиоды 4
Генри
Раунд
1907 г.
Marconi
Company
Ltd
Олег
Лосев
1923 г.
Нижегородская
радиолаборатория
В 2014 году ученым
Исаму Акасаки (Япония),
Хироси Амано (Япония) и
Сюдзи Накамуре (США) за
изобретение эффективных синих
светодиодов, обеспечивающих яркие и
энергосберегающие источники белого
света, была присуждена Нобелевская
премия по физике

5.

Фотоэлементы
5
Мощность солнца
3 1026 Вт
dm =4,26 млн тонн/c
На поверхности Земли,
Если Солнце в зените
1350 Вт/м2
Мощность
P = k·Iк.з·Ux.x
Максимальная фотоэдс достигается при
полном
спрямлении
барьера
и
определяется шириной запрещенной
зоны

6.

Оптика квантово-размерных структур
АСМ изображение поверхностных
квантовых точек InAs/GaAs
Поглощение и излучение света
квантовой точкой InAs/GaAs
ПЭМ изображение квантовой точки InAs/GaAs
Атом водорода
6

7.

Спектроскопия оптического поглощения
7

8.

Спектроскопия фотолюминесценции
8

9.

Фотоэлектрическая спектроскопия
9

10.

Спектрометры
Призменный монохроматор
Решеточный монохроматор
10

11.

Детекторы
Фотодиоды
Красная граница
определяется шириной
запрещенной зоны
полупроводника
Фотоумножители
Красная граница
фоточувствительност
и ФЭУ определяется
работой выхода
материала
фотокатода
Болометры
11

12.

Источники света
Лампа накаливания
Лазеры
12