A model for optical absorption porous silicon

Abstract

เราได้จำลองซิลิคอนรูพรุน ให้เป็นระบบไร้ระเบียบซึ่งประกอบขึ้นด้วยหลุมศักย์สามมิติซึ่งมีการกระจายอย่างสุ่ม หลุมศักย์เหล่านี้เกิดขึ้นจากการนำอะตอมของวิลิคอนบางส่วนออกไปอย่าสุ่มจากผลึกสมบูรณ์ของซิลิคอน เราสามารถหาสมการเชิงวิเคราะห์ของความหนาแน่นสถานะเชิงอิเล็กตรอนได้โดยการใช้เทคนิคการอินทิกรัลตามวิถีของฟายน์แมนสำหรับระบบไร้ระเบียบ การกระเพื่อมของศักย์อย่างสุ่มนี้เป็นสาเหตุทำให้เกิดสถานะเฉพาะถิ่นในส่วนหางของแถบพลังงานและทำให้ช่องว่างพลังงานกว้างขึ้นด้วย การกว้างขึ้นของช่องว่างแถบพลังงานนี้สามารถสังเกตได้จากช่องว่างสภาพเคลื่อนที่ได้ของซิลิคอนรูพรุนและสามารถประเมินได้ว่าเป็นฟังก์ชันของค่าความพรุน เราได้คำนวณหาค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเชิงแสงสำหรับค่าความพรุนโดยใช้แบบจำลองการดูดกลืนอย่างง่ายร่วมกับความหนาแน่นสถานะที่ได้จากการคำนวณเพื่อที่จะพิจารณาช่วงของพลังงานที่การดูดกลืนเชิงแสงมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมีนัยสำคัญกับการเปลี่ยนสถานะโดยไม่มีโฟนอนมาเกี่ยวข้อง ผลจากการคำนวณชี้ให้เห็นว่าในการดูดกลืนเชิงแสงนั้นเราสามารถละทิ้งผลจากการเปลี่ยนสถานะโดยไม่มีโฟนอนมาเกี่ยวข้องได้อย่างมีเหตุผล นอกจากนี้เรายังวิเคราะห์ค่าความแรงของตัวกระเจิงประกอบกับผลการคำนวณการดูดกลืนเชิงแสงซึ่งแสดงให้เห็นถึงบทบาทที่สำคัญของการแจกแจงขนาดของผลึกขนาดนาโนเมตรในซิลิคอนรูพรุน