3. Розрахунок та подання спектрів люмінесценції зразків у координатах r(), r(h) та n(h)
Як було вже згадано вище, спектр люмінесценції – це залежність випромінювальної здатності (числа квантів випромінювання) за довжинами хвиль або енергіями фотонів h. Одержані за допомогою будь-якого спектрального приладу спектрограми не являють собою справжнього спектрального розподілу люмінесценції через те, що сам прилад його спотворює. Це, насамперед, пов'язано з нерівномірністю пропускання монохроматора та селективністю приймача випромінювання.
Для того, щоб врахувати спотворення, які вносить спектральний прилад під час запису спектрів випромінювання, необхідно знати його відносну спектральну чутливість S. Для її визначення на приладі прописують спектр випромінювання джерела з відомим спектральним розподілом енергії випромінювання. Спектральна чутливість спектрального приладу, що використовується в роботі, вже відома і додається до цього опису.
Для того, щоб одержати справжні спектри люмінесценції rлюм(), необхідно записані криві Lлюм() розділити на S:
rлюм() = 
(15)
З отриманої залежності r() можна за формулами (4) і (8) розрахувати залежності r(h) та n(h). Для зручності представлення одержані залежності r(), r(h) і n(h) слід пронормувати, поклавши максимальні значення r, r та n рівними 100. При цьому інтенсивність люмінесценції буде подана у відносних одиницях.
4. Визначення ширини забороненої зони g прямозонних напівпровідників
Із залежності n(h) можна визначити енергію квантів випромінювання hмакс, що відповідає початку різкого зростання інтенсивності люмінесценції. Така енергія і буде відповідати ширині забороненої зони напівпровідника: g = hмакс.
Завдання
1. Ознайомитися з оптичною схемою установки, що використовується в роботі.
2. Записати спектри фотолюмінесценції запропонованих напівпровідникових зразків.
3. Розрахувати та побудувати спектри люмінесценції зразків в координатах r(), r(h) та n(h).
4. Визначити ширину забороненої зони g досліджених прямозонних напівпровідників.
5. Знайшовши у літературі [1,7] значення g досліджених напівпровідників при заданій температурі, розрахувати форму спектра зонно-зонної люмінесценції за формулою (11) для кожного з досліджених напівпровідникових кристалів. Порівняти експериментальний та теоретично одержаний спектри.
Контрольні запитання
1. Що таке люмінесценція? У чому полягає відмінність люмінесценції від теплового випромінювання? Які види люмінесценції ви знаєте?
2. Що таке спектр збудження, енергетичний та квантовий виходи люмінесценції?
3. Що називається спектром люмінесценції? Які представлення спектрів люмінесценції ви знаєте? Як вони пов'язані між собою?
4. Що таке зонно-зонна та домішкова люмінесценція? Які існують механізми утворення домішкових смуг люмінесценції у напівпровіднику?
5. Які електронні переходи називаються прямими, а які непрямими? За яких умов вони відбуваються?
6. Чому спектральний прилад спотворює спектр випромінювання досліджуваного тіла? Що таке відносна спектральна чутливість спектрального приладу? Як можна її визначити? Як можна одержати справжній спектр випромінювання досліджуваного зразка?