半导体材料的光学性质(optical property of semiconductor)  

半导体材料中原子、电子与光子的相互作用涉及到半导体材料对光的透射、吸收和发光。半导体材料的光学性质与半导体材料的禁带宽度E。及材料中的杂质原子种类和状态密切相关，导致各类半导体材料在化学性质上有很大差异。

透射   可见光的光子能量在1～3eV范围内，因此对于E_g>3eV的晶体(大多是绝缘体)可见光将不被吸收，这样的材料是透明或接近透明的。对于E_g小的晶体，例如金属的E_g=0，透入的可见光将全部被吸收，材料不透明。半导体材料的臣在接近3eV时呈半透明状，E_g小的半导体材料对可见光不透明，但大部分半导体对于波长较长的红外光则是透明的。

吸收   光照射到半导体上，除部分反射外，一部分将透入半导体。光子能量丘。>B时，价带中的电子吸收后，可激发到导带中去，在价带中留下空穴。这种由光照引起的载流子浓度的增加，导致电导率的增加，称为光电导。，式中σ为电导率，Δn和Δp为光注入的非平衡载流子浓度；q为电子电量；μn和μp分别为电子和空穴迁移率。光照引起本征激发，称为本征光电导，光照引起杂质激发，称为.杂质光电导。根据这一原理可制作光敏电阻。

在弱光照的条件下，少数载流子可增加几个数量级，而多数载流子增加不多。在停止光照后，增加的少数载流子将被复合掉。非平衡少数载流子从产生到复合掉的平均时间τ称为少子寿命。显然如果禁带中存在着深能级，又称复合中心，将大大增加复合率和产生率，会使它变小。

发光   光照或加以电场的作用，可以使半导体材料中的电子处于激发态，这些处于激发态的电子必然会向较低的能级跃迁，并以光辐射的形式释放出能量，这就是半导体材料的发光现象。由于硅、锗的能带结构属于间接能隙，导带底不在处，因此在复合过程中必须通过声子和复合中心进行，这样的复合一般是非辐射性的。但砷化镓与硅、锗不同，它的导带底和价带顶都位于处，是直接能隙材料，导带中的电子可以直接与价带中的空穴复合发射出能量w—E。的光子。按激发的方式，半导体发光可分为场致发光(电致发光)或光致发光。发光二极管一般采用场致发光。