本文標題："量子理論固態(tài)物質(zhì)科研電子顯微鏡-電磁輻射技術(shù)"
發(fā)布者：yiyi ------ 分類(lèi): 行業(yè)動(dòng)態(tài) ------
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量子理論固態(tài)物質(zhì)科研電子顯微鏡-電磁輻射技術(shù)
固態(tài)物質(zhì)的能帶模型
量子理論解釋了約束電子核系統穩態(tài)時(shí)的離散能級。因此，單
獨原子、離子和分子的能級僅表現為離散能級，如果光子相互作用
的能級與在這些離散能態(tài)之間轉換的能量相當時(shí)，才會(huì )發(fā)生光的相
互作用。然而在固體中，原子核之間的距離很小，因此這些受束縛
的電子之間可以發(fā)生相互作用，這個(gè)問(wèn)題需要采用多體系統替代單
體電子核系統的方式解決。
因此，固體的能級不再是單條線(xiàn)，而是變寬了。因為靠近原子
核的電子能夠很好地被附近原子核的場(chǎng)屏蔽掉，固體中較低能級不
能變寬，這與獨立原子核的情況相符合。量子效率和能帶結構
電子空穴對要想有效地激發(fā)出光子，需要具有直接帶隙的半導
體，即輻射過(guò)程不需要同時(shí)存在其他光子，需要同時(shí)滿(mǎn)足能量和動(dòng)
量的守恒。幸運的是，探測過(guò)程不需要滿(mǎn)足這個(gè)要求，因為基本事
件能夠按順序發(fā)生。首先，當入射光子的能量足夠大時(shí)就能將一個(gè)
電子從價(jià)帶激發(fā)到導帶，這就是所謂的垂直躍遷，即不會(huì )發(fā)生動(dòng)量
轉移。隨后，激發(fā)的電子通過(guò)快速釋放一個(gè)或多個(gè)聲子(熱激發(fā))就
能移動(dòng)到導帶底部，產(chǎn)生的空穴經(jīng)過(guò)類(lèi)似的熱激發(fā)過(guò)程移動(dòng)到價(jià)帶
頂部。
因此，直接帶隙和間接帶隙半導體都能夠有效地將能量足夠高
的入射光子轉換成電子空穴對：實(shí)際中在中間能量范圍內，量子效
率可以接近于100％，也就是說(shuō)，在此能量范圍內幾乎所有的入射
光子都將能產(chǎn)生電子空穴對。如果入射電子的能量小于帶隙能量，
則該半導體相對于入射電磁輻射就是透明的；如果入射電子的能量
遠遠大于帶隙能量，則人射光在器件的轉換層就已被吸收，光子不
能或者很少能夠到達半導體中間并發(fā)生相互作用。因此，半導體的
光探測量子效率就會(huì )下降到光譜的紅外和紫外線(xiàn)部分。
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