光响应，光吸收，光电导

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半导体中的光吸收https://zhuanlan.zhihu.com/p/400211142
针对半导体材料光电特性的初期研究过程中，光子到电子的转换过程是半导体材料对光子的吸收以及由此产生的一系列的效应，例如光电导效应、光生伏特效应等。之后通过对半导体材料光吸收效应的深入研究，将其应用在光传感器、光电探测器、太阳能电池和半导体光导开关等领域。但半导体材料对光吸收的机制是什么呢？本期《涨知识啦》将带领读者一起探索半导体材料中光吸收的奥秘。

半导体材料对光的吸收机制大致可以分为本征吸收、激子吸收、自由载流子吸收、杂质吸收和晶格振动吸收 [1]：

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1. 本征吸收：
如图1所示，当光子能量（hν）大于半导体禁带宽度（Eg）的时，就有可能产生本征吸收，即价带电子被激发到导带形成电子-空穴对。半导体材料的受激本征吸收系数较高，并具有连续的吸收谱；吸收谱在光子振荡频率ν=Eg/h处有一陡峭的吸收边；而在ν< Eg/h（即入射波长λ> 1.24/Eg）的区域内，则吸收系数较小，因此半导体材料对该波段的光子是透明的。与直接带隙跃迁相比，间接带隙中的载流子有更低的跃迁速率，因而吸收系数较小，所以在半导体材料中的光渗透深度更大。