SPEKTROSKOPOWE I ELEKTRYCZNE METODY BADANIA MATERIAŁÓW (instrukcja wprowadzająca do ćwiczenia laboratoryjnego)

Save this PDF as:
Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "SPEKTROSKOPOWE I ELEKTRYCZNE METODY BADANIA MATERIAŁÓW (instrukcja wprowadzająca do ćwiczenia laboratoryjnego)"

Transkrypt

1 SPEKTROSKOPOWE I ELEKTRYCZNE METODY BADANIA MATERIAŁÓW (instrukcja wprowadzająca do ćwiczenia laboratoryjnego) FOTOLUMINESCENCAJIA 1. Fotoluminescencja - wstęp Luminescencja jest to zjawisko emisji promieniowanie elektromagnetycznego mające inną przyczynę niż posiadanie przez emitujące ciało niezerowej temperatury. W swej istocie jest to proces odwrotny do absorpcji. Ponieważ emisja promieniowanie jest formą oddawania energii aby zaobserwować zjawisko luminescencji najpierw ciało musi zostać pobudzone tzn. należy dostarczyć mu energię, która w dalszej kolejności zostanie wyemitowana. Podstawowego podziału zjawisk luminescencji dokonuje się właśnie ze względu na sposób dostarczania energii ciału tj. pobudzenia. Niektóre podstawowe rodzaje luminescencji: Fotoluminescencja luminescencja pobudzona oświetleniem, Elektroluminescencja luminescencja wywołana przepływem prądu (wstrzyknięciem nośników), Chemiluminescencja luminescencja wywołana reakcją chemiczną, Sonoluminescencja luminescencja pobudzona ultradźwiękami, Rendgenoluminescencja, Radioluminescencja, Tryboluminescencja etc. 2. Fotoluminescencja półprzewodników W przypadku fotoluminescencji, ograniczając się do przypadku ciała będącego próbką półprzewodnika z prostą przerwą wzbronioną, wyobrazić sobie można, że zaabsorbowany foton wiązki światła pobudzającego przekazuje całą swoją energię (hν) elektronowi (e) znajdującemu się w paśmie walencyjnym, przenosząc go na wyższy, o energię fotonu, stan w głębi pasma przewodnictwa (Rysunek 1). Rysunek 1

2 Gestość stanów [cm -1 ] Prawdopodobieństwo obsadzenia W paśmie walencyjnym pozostaje nieobsadzony stan czyli tj. dziura elektronowa (h). Wzbudzony, swobodny elektron natychmiast zacznie termalizować czyli zajmować stany o coraz niższej energii wewnątrz pasma przewodnictwa aż do jego dna. Energia elektronu w trakcie tego procesu przekazywana jest sieci krystalicznej w postaci emisji fononów. Dalsza rekombinacja może postępować przez kolejne stany defektowe znajdujące się wewnątrz przerwy wzbronionej półprzewodnika (Eg) lub bezpośrednio między pasmami energetycznymi. W przypadku rekombinacji z udziałem defektów wewnątrz Eg energia częściowo lub w całości dalej przekazywana jest sieci tzn. zamieniana jest na fonony, ten typ rekombinacji nazywany jest rekombinacją niepromienistą. Elektron może również ulec rekombinacji z jednoczesną emisją fotonu, co określa się jako rekombinację promienistą. Ponieważ zjawisko rekombinacji promienistej może nastąpić na kilka sposobów, przejścia optyczne tego typu podzielić można ze względu na wyjściowe stany elektronu i dziury bezpośrednio przed rekombinacją Rodzaje przejść promienistych w półprzewodnikach Rekombinacja pasmo-pasmo Rekombinacja promienista typu pasmo-pasmo jest rekombinacją z udziałem swobodnych nośników znajdujących się w paśmie przewodnictwa i paśmie walencyjnym (Rysunek 1). Przy pewnej niezerowej koncentracji nośników, swobodne elektrony i dziury będą obsadzały kolejne stany energetyczne wewnątrz pasm, począwszy od stanu najniższego tj. od dna pasma przewodnictwa w przypadku elektronów oraz od wierzchołka pasma walencyjnego w przypadku dziur. Ilość dostępnych stanów w obu pasmach określone są przez funkcje gęstości stanów pasm. Prawdopodobieństwo obsadzenia określone jest poprzez funkcje Fermiego i quasi poziomy Fermiego związane z oboma typami nośników. Stopień przekrywania funkcji gęstości stanów i funkcji Fermiego określa obsadzenie stanów tzn. jakie stany energetyczne zajmowane są przez nośniki w danym paśmie oraz, co oczywiste, koncentrację nośników obu typów. Schematycznie przedstawione jest to na Rysunku f h f e 0.8 N V N C p E V E [ev] E C n Rysunek 2 Nv, Nc paraboliczne gęstości stanów pasma walencyjnego i przewodnictwa, fh, fe funkcje Fermiego dziur i elektronów, p, n rozkłady swobodnych dziur i elektronów, Ev, Ec energie odpowiadające wierzchołkowi pasma walencyjnego oraz dnu pasma przewodnictwa.

3 PL [j.u.] Ponieważ swobodny elektron może rekombinować ze swobodną dziurą niezelżenie od tego jaki zajmują stan energetycznym w odpowiednim paśmie spektralny kształt widma emisyjnego opisuje równanie uwzględniające wszystkie możliwe energie przejścia, (1) Rysunek 3 przedstawia teoretyczne widmo opisane równaniem (1). Na rysunku zaznaczono energię odpowiadającą przerwie energetycznej. E g E ph [ev] Rysunek 3 Przykładowe, teoretyczne widmo fotoluminescencji rekombinacji pasmo-pasmo obliczone na podstawie równania (1). Obliczenia wykonano przyjmując Eg = 1,1 ev. Z powyższych zależności widać, że minimalna energia wyemitowanego fotonu będzie miała energię równą energii przerwy energetycznej Eg = Ec Ev a maksimum widma PL(Eph) opisanego równaniem (1), zlokalizowane będzie nieco wyżej niż wartość Eg. Wzrost intensywności oświetlania (pobudzenia) prowadzi do wzrostu koncentracji swobodnych elektronów i dziur. Ze względu na ogromną ilość dostępnych stanów wewnątrz pasm w danym przedziale energii, wygenerowane światłem nadmiarowe, dodatkowe nośniki obsadzać będą stany o zbliżonych energiach. W praktyce oznacza to rosnącą ilość aktów rekombinacji przy niewiele zmieniającej się średniej energii emitowanych fotonów. Wraz ze wzrostem mocy pobudzenia intensywność sygnału będzie zatem rosła przy czym pozycja maksimum widma nie ulegnie znaczącym zmianom. Rezultatem wzrostu temperatury jest zmiana kształtu funkcji Fermiego a wiec zmiana prawdopodobieństwa obsadzenia danego poziomu energetycznego. Dla wyższych temperatur obsadzane będą wyższe stany w pasmach. Analizując zmiany kształtu funkcji Fermiego, można pokazać, iż wraz ze wzrostem temperatury energia odpowiadająca pozycji maksimum widma fotoluminescencji (Emax) przesuwać się będzie

4 PL [j.u.] w kierunku wyższych energii wg zależności Emax (T) ~ kbt. Związek energii fotonu z długością odpowiadającej mu fali określa formuła Eph = hc/λ (h stała Plancka, c prędkość świała w próżni, λ długość fali) dlatego przesunięcie spektralne w rejon wyższej energii (a więc krótszych fal) zwyczajowo określane jest terminem blue-shift Rekombinacja pasmo-defekt (defekt-pasmo) Rekombinacja dziury i elektronu, gdzie jeden z nośników jest nośnikiem swobodnym a drugi obsadza stan defektowy wewnątrz przerwy wzbronionej, może zajść na dwa sposoby. Może być to rekombinacja swobodnego elektronu z pasma przewodnictwa i dziury z poziomu akceptorowego bądź też elektronu z poziomu donorowego i swobodnej dziury z pasam walencyjnego. Jak pokazuje to schematycznie rysunek 4, fotony emitowane w trakcie obu przejść mogą mieć identyczną energię. Rysunek 4 Schemat rekombinacji pasmo-defekt. ED i EA są odpowiednio energiami jonizacji donora i akceptora. Jak łatwo zauważyć minimalna energia emitowanych fotonów będzie w przybliżeniu równa energii wartości przerwy Eg = EC EV energetycznej pomniejszonej o energię jonizacji defektu ED/A. Rysunek 5 przedstawia teoretyczne widmo będące rezultatem rekombinacji typu pasmo-defekt. E g Energia [ev] Rysunek 5 Przykładowe, teoretyczne widmo fotoluminescencji przejścia pasmo-defekt obliczone dla przerwy wzbronionej Eg = 1,1 ev K. Na rysunku zaznaczono wartość przerwy energetycznej oraz energię jonizacji poziomu defektowego EA = 0,1 ev.

5 Podobnie jak w przypadku rekombinacji pasmo-pasmo, ze względu na charakter zmiany obsadzenia pasma energetycznego, maksimum widma luminescencji, gdzie dominującym przejściem jest rekombinacja pasmo-defekt, przesuwać się będzie ze wzrostem temperatury w kierunku wyższych energii (blue-shift). Przesunięcie maksimum widma ze wzrostem mocy pobudzenia będzie tak jak w przypadku rekombinacji pasmo-pasmo bardzo niewielkie Rekombinacja donor-akceptor Elektron obsadzający stan donorowy może rekombinować z dziurą obsadzającą niższy stan akceptorowy (Rysunek 6). W najprostszym przypadku defektów jednoładunkowych centra defektowe obsadzone nośnikiem mają ładunek neutralny. W wyniku rekombinacji zostają zjonizowane, dlatego energia wyemitowanego fotonu będąca różnicą energii stanów, między którymi zachodzi rekombinacja, musi zostać uzupełniona o energię kulombowską oddziałujących ze sobą donora i akceptora:, (2) gdzie EA i ED są jak wyżej odległościami energetycznymi akceptora i donora od pasm walencyjnego i przewodnictwa odpowiednio (tj. energiami jonizacji poziomów), r przestrzenną odległością między defektami a ε0 i εr odpowiednio przenikalnością elektryczną próżni i stałą elektryczną ośrodka. Schematycznie mechanizm rekombinacji donor-akceptor pokazano na rysunku 6. Rysunek 6 Schemat rekombinacji donor-akceptor. ED i EA są odpowiednio energiami jonizacji donora i akceptora, r odległością między centrami defektowymi. Wkład energii kulombowskiej będzie oczywiście zależał od przestrzennej separacji r obu defektów. Dla par dostatecznie odległych można go z powodzeniem zaniedbać. Dla par bliższych oddziaływanie elektrostatyczne zjonizowanych defektów nabiera większego znaczenia. Teoretycznie w skrajnym przypadku bardzo bliskiej pary donora i akceptora może zajść sytuacja, iż emitowany foton może posiadać energię większą od energii przerwy energetycznej. Prawdopodobieństwo rekombinacji donor-akceptor zależne jest od stopnia nakrywania się funkcji falowych elektronu i dziury związanych

6 odpowiednio z donorem i akceptorem. Szczegółowa analiza tego typu przejść pokazuje, iż prawdopodobieństwo to zależy od odległości r centrów jak, (3) gdzie Wmax i R są stałymi a r odległością między defektami. Ponieważ oba centra pary zajmują konkretne miejsca w sieci krystalicznej, widmo promieniowania powstałe w wyniku rekombinacji donor-akceptor będzie złożeniem wielu linii emisyjnych. W przypadku nieidealnego, zwłaszcza polikrystalicznego, półprzewodnika będą one nakładać się, tworząc szersze, ciągłe widmo, jakkolwiek pojedyncze, dyskretne przejścia optyczne w półprzewodnikach są również obserwowane. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększać się będzie częstość emisji nośników z płytkich poziomów znajdujących się wewnątrz przerwy wzbronionej do pasm. Prowadzi to do stopniowego opróżniania defektów i spadku prawdopodobieństwa rekombinacji z ich udziałem. Dla bliskich par prawdopodobieństwo tunelowania ma większe znaczenie niż termiczne opróżnianie defektów, dlatego ze wzrostem temperatury znaczenia nabierać będzie rekombinacja między coraz bliższymi sąsiadami. Ponieważ, jak to zostało opisane wcześniej, energia emitowanego fotonu zależy od odległości między donorem a akceptorem wraz ze wzrostem temperatury maksimum widma emisyjnego przesuwać się będzie w kierunku wyższych energii. Wzrost intensywności pobudzenia prowadzi do wzrostu koncentracji swobodnych nośników, które z kolei mogą zostać wychwycone przez zjonizowane defekty. Ponieważ ilość dostępnych par donorów i akceptorów między którymi zajść może rekombinacja ulegać będzie zwiększeniu rosnąć będzie również intensywność przejść między najbliższymi sąsiadami ponieważ przejścia tego typu są najbardziej prawdopodobne (równanie 3). Średnia odległość między rekombinującymi parami donor-akceptor ulegać będzie w tych warunkach zmniejszeniu zwiększy się zatem również średnia energia emisji. Tak więc, również zwiększenie intensywności pobudzenia generującego coraz więcej nośników prowadzić będzie do przesunięcia maksimum widma w kierunku wyższych energii Rekombinacja quasi donor-akceptor W przypadku związków wieloskładnikowych ze względu na przestrzenne fluktuacje składu, bądź ze względu na lokalne duże różnice w koncentracji defektów, niemożliwe staje się określenie konkretnej wartości przerwy energetycznej właściwej dla całej próbki. Przestrzenny przebieg pasm energetycznych przestaje być równomierny. Pojawią się zagłębienia pasm (studnie), w których mogą gromadzić się nośniki (Rysunek 7). W przypadku fluktuacji składu, tj. fluktuacji stosunku koncentracji poszczególnych składników (pierwiastków) lub występowania defektów strukturalnych prowadzących do zmian odległości między atomami, powstanie studni jest wynikiem lokalnej, mniejszej wartości przerwy energetycznej w danej objętości materiału. Z kolei w przypadku dużych niejednorodności koncentracji defektów wygięcie pasm jest spowodowane obecnością dodatkowych silnych pól elektrycznych, których źródłem są klastry naładowanych defektów. Mimo iż w tym przypadku oba pasma przewodnictwa i walencyjne wyginają się w ten sam sposób, zachowując wartość przerwy energetycznej, to za sprawą tunelowania między sąsiednimi zagłębieniami pasm energia emitowana w wyniku rekombinacji dziury i elektronu z minimów odpowiednich pasm ma wartość mniejszą niż przerwa wzbroniona. Dodatkowo w przypadku dostatecznie dużych koncentracji defektów płytsze poziomy defektowe, zazwyczaj ze względu na małą masę efektywną elektronów są to donory, mogą zlać się z pasmem, powodując jego rozmycie i

7 rozciągniecie w głąb przerwy wzbronionej. Prowadzi to do pojawienia się tzw. ogonów funkcji gęstości stanów pasm. Poziomy defektowe, na tyle głębokie, aby nie ulec przekryciu się z pasmami energetycznymi mogą odwzorowywać ich wygięcie. Zwykle dotyczy to z natury głębszych akceptorów. W tej skomplikowanej sytuacji możliwe są różne warianty rekombinacji. Nazwa przejść quasi donor-akceptor wiąże się z faktem, iż rekombinacja nośników uwięzionych w głębszych, zlokalizowanych studniach potencjału przypomina w pewnym stopniu rekombinację z udziałem zwykłych defektów i prowadzi do podobnego obniżenia energii emitowanego fotonu. Z drugiej strony silne zaburzenia pasm i poziomów wewnątrz przerwy wzbronionej prowadzą do zatarcia wyraźnych różnic między rekombinacją typu pasmo-pasmo, pasmo-defekt lub typu donor-akceptor. Rysunek 7 Schemat rekombinacji quasi donor-akceptor różnego typu. Zwiększanie intensywności oświetlania pobudzającego fotoluminescencję spowoduje że wygenerowane nośniki szybko zapełniać będą wąskie studni potencjału skutkiem czego rekombinacja zachodzić będzie między dziurami i elektronami na coraz wyższych stanach. Średnia energia emitowanych fotonów będzie zatem szybko rosła. Zwiększanie temperatury nada elektronom i dziurom większą energię kinetyczną skutkiem czego nośniki będą mogły przeskakiwać między sąsiednimi studniami. Płytkie studnie będą się szybko opróżniać. Nośnikom z głębszych studni trudniej będzie opuszczać zajmowane miejsca. W przedziale niskich temperatury (4 K 100 K) prowadzić to będzie to do sytuacji gdzie rekombinacja zachodzić będzie raczej między nośnikami z najgłębszych studni w pasmach a średnia energia emitowanych fotonów będzie się obniżać. Przesunięcie widma emisji w kierunku niższy energii (wydłużenia emitowanych fal) określa się często w literaturze terminem red-shift. Przy silnych pobudzeniach i temperaturach powyżej 100 K zwiększona koncentracja swobodnych nośników zwiększy stopień ekranowania lokalnych pól elektrycznych,

8 których źródłem są klastry zjonizowanych defektów. W konsekwencji zmniejszony zostanie stopień zaburzenia krawędzi pasm i nastąpi ich wygładzenie. Fakt ten znajdzie swój odbicie w zwiększaniu średniej energii emisji fotonów i przesunięcia maksimum widma luminescencji w kierunku wyższych energii. 3. Rekombinacja niepromienista We wcześniejszej części zaznaczono, iż rekombinacja promienista nie jest jedynym typem procesu rekombinacyjnego w półprzewodnikach. Wszelkie rozważania dotyczące procesów rekombinacyjnych wymagają zaznaczenia, iż praktycznie w każdej grupie materiałów, dominującym procesem jest rekombinacja niepromienista tzn. proces, w którym energia rekombinujących nośników przekazana zostaje sieci krystalicznej. Przyjmując, iż oba procesy rekombinacji promienistej i niepromienistej zachodzą równolegle, z właściwymi sobie prawdopodobieństwami zdefiniować można wielkość określającą wydajność rekombinacji promienistej μpr. Przyjmując, że Ppr i Pnpr są odpowiednio prawdopodobieństwami rekombinacji promienistej i niepromienistej, wyraża się ona w prostym stosunku. (4) W przypadku spontanicznej emisji prawdopodobieństwo rekombinacji promienistej (Ppr) jest w zasadzie stałym parametrem materiałowym, praktycznie niezależnym od czegokolwiek. Jego miarą jest odwrotność czasu życia nośników (τ pr ) ze względu na ten typ rekombinacji. Prawdopodobieństwo rekombinacji niepromienistej aktywowane jest termicznie. W jednym z najprostszych przypadków tj. w przypadku rekombinacji defekt-pasmo, można sobie wyobrazić, iż prawdopodobieństwo to jest związane z prawdopodobieństwem reemisji nośnika z danego poziomu do pasma. W ogólnym przypadku dotyczy to zarówno izolowanych poziomów defektowych jak i studni potencjałów zaburzonego pasma energetycznego. Tak więc prawdopodobieństwo emisji zależne jest zarówno od odległości rozważanego poziomu energetycznego od pasma jak i od temperatury. W takim ujęciu energia aktywacji procesu rekombinacji niepromienistej Eakt będzie energią jonizacji danego stanu i opisywana może być równaniem:. (5) Uwzględniając równania (4) i (5) oraz fakt, iż intensywność luminescencji (IPL) jest proporcjonalna do wydajności rekombinacji promienistej otrzymujemy. (6) Stała C1 jest proporcjonalna do stosunku stałych C0 i Ppr. ( C1~C0/Ppr ). Powyższe równanie opisuje zależność intensywności luminescencji od temperatury. Jest ono powszechnie stosowane przy analizie widm luminescencji, gdzie uzasadnione jest przypuszczenie, iż dominującym typem rekombinacji są przejścia z udziałem konkretnego poziomu w przerwie wzbronionej. Z wykresu typu Arrheniusa znaleźć można energię jego termicznej aktywacji. W niektórych pracach znaleźć można modyfikację wzoru (6) dla przypadku rekombinacji typu donor-akceptor gdzie EA i ED oznaczają energie jonizacji obu poziomów. (7)

9 4. Propozycja kryteriów rozróżniania przejść optycznych Typ przejścia Zmiany pozycji maksimum widma w funkcji pobudzenia Zmiany pozycji maksimum widma w funkcji temperatury Przybliżona pozycja maksimum widma pasmo-pasmo blue-shift (bardzo słabe) blue-shift rzędu k BT E max = E g pasmo-defekt blue-shift (bardzo słabe) blue-shift rzędu k BT E max = E g E def donor-akceptor blue-shift, kilka mev/dek blue-shift E max = E g (E A+ E D) quasi donorakceptor blue-shift, powyżej kilkunastu mev/dek red-shift E max = E g Γ (Γ średnia energia zaburzenia) (mev/dek oznacza zmianę wyrażoną w milielektornovoltach na dekadę tzn. na dziesięciokrotną zmianę pobudzenia )

10 5. Pomiary widm fotoluminescencji Ze względu na fakt, że sygnał luminescencji jest zwykle sygnałem słabym w pomiarach widm używana jest często klasyczna technika lock-inowa. Schemat układu pomiarowego używanego w trakcie ćwiczenia przedstawiony jest na Rysunku 8. Ze względu na silną zależność fotoluminescencji od temperatury (patrz wzory 6,7) próbka umieszczona jest w kriostacie pozwalającym na pomiary w zakresie od 10 K do 330 K. Wiązka lasera pobudzającego skierowana jest z pomocą zwierciadła na próbkę. Sygnał fotoluminescencji (PL) zbierany jest i skierowany do monochromatora przez dwie soczewki. Sterowany przez komputer monochromator rozkłada sygnał luminescencji na składowe o różnych długościach fali, które mierzone są przez detektor germanowy. Ponieważ chopper (od ang. to chop siekać) moduluje wiązkę laser z określoną częstotliwością również i sygnał luminescencji zamieniony przez detektor na sygnał napięciowy zmieniać się będzie z tą samą częstotliwością. Woltomierz fazoczuły typu lock-in mierzyć musi zatem napięcie na wyjściu detektora na tej właśnie (określanej przez tryb pracy choppera) częstotliwości. Modulacja pobudzania oraz pomiar odpowiedzi układu na wybranej częstotliwości znacząco poprawia stosunek sygnał/szum mierzonych sygnałów. W cyfrowej postaci wyniki pomiaru przekazane są z lock-ina do komputera. Rysunek 8 Schemat układu pomiarowego. 6. Przykładowe pytania kontrolne 1. Wyjaśnić na czym polega zjawisko fotoluminescencji w półprzewodnikach. 2. Wymienić i scharakteryzować rodzaje przejść optycznych. 3. Podać kryteria rozróżniania przejść optycznych na podstawie pomiarów serii widm fotoluminescencji w różnych warunkach. 4. Wyjaśnić fizyczne przyczyny zmian energii odpowiadającej pozycji maksimum widma fotoluminescencji wraz ze zmianą temperatury i intensywności pobudzenia. 5. Opisać układ do pomiaru widm fotoluminescencji.

11 7. Opracowanie danych. W sprawozdaniu z ćwiczenia laboratoryjnego powinny znaleźć następujące elementy: 1. Bardzo krótki (max. pół strony) wstęp teoretyczny, 2. Wykresy serii znormalizowanych widm fotoluminescencji w funkcji temperatury. 3. Wykresy serii znormalizowanych widm fotoluminescencji w funkcji mocy pobudzania, 4. Półlogarytmiczny wykres zmian pozycji zaobserwowanych składowych pików widma fotoluminescencji w funkcji mocy pobudzenia wraz z dopasowaniem zależności określającej skale przesunięcia pików Emax(P) =β P + C (E max pozycja maksimum [mev], β parametr określający skale przesunięcia [mev/dek], P moc pobudzenia [mw], C stała), 5. Wykresy zmian pozycji zaobserwowanych składowych pików widma fotoluminescencji w funkcji temperatury, 6. Opcjonalnie wykresy Arrheniusa zmian amplitud pików (lub całego widma) w funkcji odwrotności temperatury z dopasowaniem zależności (6) pozwalającej oszacować energię aktywacji, 7. Interpretacja danych z wykresów 4, 5, 6, 8. Wnioski.

Przejścia promieniste

Przejścia promieniste Przejście promieniste proces rekombinacji elektronu i dziury (przejście ze stanu o większej energii do stanu o energii mniejszej), w wyniku którego następuje emisja promieniowania. E Długość wyemitowanej

Bardziej szczegółowo

Absorpcja związana z defektami kryształu

Absorpcja związana z defektami kryształu W rzeczywistych materiałach sieć krystaliczna nie jest idealna występują różnego rodzaju defekty. Podział najważniejszych defektów ze względu na właściwości optyczne: - inny atom w węźle sieci: C A atom

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka Teoria pasmowa Anna Pietnoczka Opis struktury pasmowej we współrzędnych r, E Zmiana stanu elektronów przy zbliżeniu się atomów: (a) schemat energetyczny dla atomów sodu znajdujących się w odległościach

Bardziej szczegółowo

1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego

1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego 1 I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki spektralnej nietermicznego źródła promieniowania (dioda LD

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności elektryczne trzeba zdefiniować kilka wielkości Oporność właściwa (albo przewodność) ładunek [C] = 1/

Bardziej szczegółowo

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności

Bardziej szczegółowo

Pomiary widm fotoluminescencji

Pomiary widm fotoluminescencji Fotoluminescencja (PL photoluminescence) jako technika eksperymentalna, oznacza badanie zależności spektralnej rekombinacji promienistej, pochodzącej od nośników wzbudzonych optycznie. Schemat układu do

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj Repeta z wykładu nr 3 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych Współczynnik absorpcji w układzie dwuwymiarowym można opisać wyrażeniem: E E gdzie i oraz f są energiami stanu początkowego i końcowego elektronu, zapełnienie tych stanów opisane jest funkcją rozkładu

Bardziej szczegółowo

Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5)

Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5) Wojciech Niwiński 30.03.2004 Bartosz Lassak Wojciech Zatorski gr.7lab Sprzęganie światłowodu z półprzewodnikowymi źródłami światła (stanowisko nr 5) Zadanie laboratoryjne miało na celu zaobserwowanie różnic

Bardziej szczegółowo

Różne dziwne przewodniki

Różne dziwne przewodniki Różne dziwne przewodniki czyli trzy po trzy o mechanizmach przewodzenia prądu elektrycznego Przewodniki elektronowe Metale Metale (zwane również przewodnikami) charakteryzują się tym, że elektrony ich

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Półprzewodnik typu n IV-Ge V-As Jeżeli pięciowartościowy atom V-As zastąpi w sieci atom IV-Ge to cztery elektrony biorą udział w wiązaniu kowalentnym,

Bardziej szczegółowo

Lasery półprzewodnikowe. przewodnikowe. Bernard Ziętek

Lasery półprzewodnikowe. przewodnikowe. Bernard Ziętek Lasery półprzewodnikowe przewodnikowe Bernard Ziętek Plan 1. Rodzaje półprzewodników 2. Parametry półprzewodników 3. Złącze p-n 4. Rekombinacja dziura-elektron 5. Wzmocnienie 6. Rezonatory 7. Lasery niskowymiarowe

Bardziej szczegółowo

!!!DEL są źródłami światła niespójnego.

!!!DEL są źródłami światła niespójnego. Dioda elektroluminescencyjna DEL Element czynny DEL to złącze p-n. Gdy zostanie ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia, to w obszarze typu p, w warstwie o grubości rzędu 1µm, wytwarza się stan inwersji

Bardziej szczegółowo

Efekt fotoelektryczny

Efekt fotoelektryczny Ćwiczenie 82 Efekt fotoelektryczny Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest obserwacja efektu fotoelektrycznego: wybijania elektronów z metalu przez światło o różnej częstości (barwie). Pomiar energii kinetycznej

Bardziej szczegółowo

Oddziaływanie cząstek z materią

Oddziaływanie cząstek z materią Oddziaływanie cząstek z materią Trzy główne typy mechanizmów reprezentowane przez Ciężkie cząstki naładowane (cięższe od elektronów) Elektrony Kwanty gamma Ciężkie cząstki naładowane (miony, p, cząstki

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia modulacyjna

Spektroskopia modulacyjna Spektroskopia modulacyjna pozwala na otrzymanie energii przejść optycznych w strukturze z bardzo dużą dokładnością. Charakteryzuje się również wysoką czułością, co pozwala na obserwację słabych przejść,

Bardziej szczegółowo

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom

Bardziej szczegółowo

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH PODSTAWY TEORII PASMOWEJ Struktura pasm energetycznych Teoria wa Struktura wa stałych Półprzewodniki i ich rodzaje Półprzewodniki domieszkowane Rozkład Fermiego - Diraca Złącze p-n (dioda) Politechnika

Bardziej szczegółowo

Rozszczepienie poziomów atomowych

Rozszczepienie poziomów atomowych Rozszczepienie poziomów atomowych Poziomy energetyczne w pojedynczym atomie Gdy zbliżamy atomy chmury elektronowe nachodzą na siebie (inaczej: funkcje falowe elektronów zaczynają się przekrywać) Na skutek

Bardziej szczegółowo

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych część II Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Bardziej szczegółowo

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH ĆWICZENIE Nr 4 Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników I. Cześć doświadczalna. 1. Uruchomić Spekol

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie cieplne ciał.

Promieniowanie cieplne ciał. Wypromieniowanie fal elektromagnetycznych przez ciała Promieniowanie cieplne (termiczne) Luminescencja Chemiluminescencja Elektroluminescencja Katodoluminescencja Fotoluminescencja Emitowanie fal elektromagnetycznych

Bardziej szczegółowo

Krawędź absorpcji podstawowej

Krawędź absorpcji podstawowej Obecność przerwy energetycznej między pasmami przewodnictwa i walencyjnym powoduje obserwację w eksperymencie absorpcyjnym krawędzi podstawowej. Dla padającego promieniowania oznacza to przejście z ośrodka

Bardziej szczegółowo

IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski

IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski 1 1 Dioda na złączu p n Zgodnie z wynikami, otrzymanymi na poprzednim wykładzie, natężenie prądu I przepływającego przez złącze p n opisane jest wzorem Shockleya

Bardziej szczegółowo

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki Półprzewodniki Definicja i własności Półprzewodnik materiał, którego przewodnictwo rośnie z temperaturą (opór maleje) i w temperaturze pokojowej wykazuje wartości pośrednie między przewodnictwem metali,

Bardziej szczegółowo

WFiIS. Wstęp teoretyczny:

WFiIS. Wstęp teoretyczny: WFiIS PRACOWNIA FIZYCZNA I i II Imię i nazwisko: 1. 2. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA Cel ćwiczenia: Wyznaczenie

Bardziej szczegółowo

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja Rekapitulacja Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje: czwartek

Bardziej szczegółowo

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy T_atom-All 1 Nazwisko i imię klasa Stałe : h=6,626 10 34 Js h= 4,14 10 15 evs 1eV=1.60217657 10-19 J Zaznacz zjawiska świadczące o falowej naturze światła a) zjawisko fotoelektryczne b) interferencja c)

Bardziej szczegółowo

Skończona studnia potencjału

Skończona studnia potencjału Skończona studnia potencjału U = 450 ev, L = 100 pm Fala wnika w ściany skończonej studni długość fali jest większa (a energia mniejsza) Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach

Bardziej szczegółowo

6. Emisja światła, diody LED i lasery polprzewodnikowe

6. Emisja światła, diody LED i lasery polprzewodnikowe 6. Emisja światła, diody LED i lasery polprzewodnikowe Typy rekombinacji Rekombinacja promienista Diody LED Lasery półprzewodnikowe Struktury niskowymiarowe OLEDy 1 Promieniowanie termiczne Rozkład Plancka

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury. 1 Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury. natężenie natężenie teoria klasyczna wynik eksperymentu

Bardziej szczegółowo

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna Półprzewodniki samoistne Struktura krystaliczna Si a5.43 A GaAs a5.63 A ajczęściej: struktura diamentu i blendy cynkowej (ZnS) 1 Wiązania chemiczne Wiązania kowalencyjne i kowalencyjno-jonowe 0K wszystkie

Bardziej szczegółowo

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s

Bardziej szczegółowo

Wprowadzenie do ekscytonów

Wprowadzenie do ekscytonów Proces absorpcji można traktować jako tworzenie się, pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, pary elektron-dziura, które mogą być opisane w przybliżeniu jednoelektronowym. Dokładniejszym podejściem

Bardziej szczegółowo

UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja

UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2 Elektroluminescencja SZCZECIN 2002 WSTĘP Mianem elektroluminescencji określamy zjawisko emisji spontanicznej

Bardziej szczegółowo

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Światło fala, czy strumień cząstek?

Światło fala, czy strumień cząstek? 1 Światło fala, czy strumień cząstek? Teoria falowa wyjaśnia: Odbicie Załamanie Interferencję Dyfrakcję Polaryzację Efekt fotoelektryczny Efekt Comptona Teoria korpuskularna wyjaśnia: Odbicie Załamanie

Bardziej szczegółowo

II. WYBRANE LASERY. BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet

II. WYBRANE LASERY. BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet II. WYBRANE LASERY BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet Laser gazowy Laser He-Ne, Mechanizm wzbudzenia Bernard Ziętek IF UMK Toruń 2 Model Bernard Ziętek IF UMK Toruń 3 Rozwiązania stacjonarne

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu.

Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu. Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu. A. Opis zagadnienia I. Doświadczenie Franka-Hertza W 1914 roku James Franck i Gustav Hertz przeprowadzili doświadczenie,

Bardziej szczegółowo

Widmo promieniowania

Widmo promieniowania Widmo promieniowania Spektroskopia Każde ciało wysyła promieniowanie. Promieniowanie to jest składa się z wiązek o różnych długościach fal. Jeśli wiązka światła pada na pryzmat, ulega ono rozszczepieniu,

Bardziej szczegółowo

Struktura pasmowa ciał stałych

Struktura pasmowa ciał stałych Struktura pasmowa ciał stałych dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści 1. Pasmowa teoria ciała stałego 2 1.1. Wstęp do teorii..............................................

Bardziej szczegółowo

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporności elektrycznej monokryształu germanu od temperatury.

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporności elektrycznej monokryształu germanu od temperatury. WFiIS PRACOWNIA FIZYCZNA I i II Imię i nazwisko: 1. 2. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA Cel ćwiczenia: Wyznaczenie

Bardziej szczegółowo

WPOMAGANIE PROCESU IDENTYFIKACJI RADIACYJNYCH CENTRÓW DEFEKTOWYCH W MONOKRYSZTAŁACH KRZEMU BADANYCH METODĄ HRPITS

WPOMAGANIE PROCESU IDENTYFIKACJI RADIACYJNYCH CENTRÓW DEFEKTOWYCH W MONOKRYSZTAŁACH KRZEMU BADANYCH METODĄ HRPITS WPOMAGANIE PROCESU IDENTYFIKACJI RADIACYJNYCH CENTRÓW DEFEKTOWYCH W MONOKRYSZTAŁACH KRZEMU BADANYCH METODĄ HRPITS Marek SUPRONIUK 1, Paweł KAMIŃSKI 2, Roman KOZŁOWSKI 2, Jarosław ŻELAZKO 2, Michał KWESTRARZ

Bardziej szczegółowo

Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach)

Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach) Przejścia kwantowe w półprzewodnikach (kryształach) Rozpraszanie na nieruchomej sieci krystalicznej (elektronów, neutronów, fotonów) zwykłe odbicie Bragga (płaszczyzny krystaliczne odgrywają rolę rys siatki

Bardziej szczegółowo

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne

Bardziej szczegółowo

WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ

WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ ĆWICZENIE 48 WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ Cel ćwiczenia: Wyznaczenie stałej Plancka na podstawie pomiaru charakterystyki prądowonapięciowej diody

Bardziej szczegółowo

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz Ciała stałe Podstawowe własności ciał stałych Struktura ciał stałych Przewodnictwo elektryczne teoria Drudego Poziomy energetyczne w krysztale: struktura pasmowa Metale: poziom Fermiego, potencjał kontaktowy

Bardziej szczegółowo

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu J1 Pomiar energii wiązania deuteronu Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu Przygotowanie: 1) Model deuteronu. Własności deuteronu jako źródło informacji o siłach jądrowych [4] ) Oddziaływanie

Bardziej szczegółowo

Kwantowa natura promieniowania

Kwantowa natura promieniowania Kwantowa natura promieniowania Promieniowanie ciała doskonale czarnego Ciało doskonale czarne ciało, które absorbuje całe padające na nie promieniowanie bez względu na częstotliwość. Promieniowanie ciała

Bardziej szczegółowo

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe Wykład IV Półprzewodniki samoistne i domieszkowe Półprzewodniki (Si, Ge, GaAs) Konfiguracja elektronowa Si : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 = [Ne] 3s 2 3p 2 4 elektrony walencyjne Półprzewodnik samoistny Talent

Bardziej szczegółowo

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B

Bardziej szczegółowo

Badanie charakterystyki diody

Badanie charakterystyki diody Badanie charakterystyki diody Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk prądowo napięciowych różnych diod półprzewodnikowych. Wstęp Dioda jest jednym z podstawowych elementów elektronicznych,

Bardziej szczegółowo

Wprowadzenie do struktur niskowymiarowych

Wprowadzenie do struktur niskowymiarowych Wprowadzenie do struktur niskowymiarowych W litym krysztale ruch elektronów i dziur nie jest ograniczony przestrzennie. Struktury niskowymiarowe pozwalają na ograniczenie (częściowe lub całkowite) ruchu

Bardziej szczegółowo

II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego

II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego 1 II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki spektralnej termicznego źródła promieniowania (lampa halogenowa)

Bardziej szczegółowo

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków. 2. Półprzewodniki 1 Półprzewodniki to materiały, których rezystywność jest większa niż rezystywność przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków). Przykłady: miedź - doskonały

Bardziej szczegółowo

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE - lata '90 XIX wieku WSTĘP Widmo promieniowania elektromagnetycznego zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce. rys.i.1.

Bardziej szczegółowo

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J J8A Badanie schematu rozpadu jodu 128 J Celem doświadczenie jest wyznaczenie schematu rozpadu jodu 128 J Wiadomości ogólne 1. Oddziaływanie kwantów γ z materią (1,3) a/ efekt fotoelektryczny b/ efekt Comptona

Bardziej szczegółowo

Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła

Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Bardziej szczegółowo

Wykład Budowa atomu 2

Wykład Budowa atomu 2 Wykład 7.12.2016 Budowa atomu 2 O atomach cd Model Bohra podsumowanie Serie widmowe O czym nie mówi model Bohra Wzbudzenie, emisja, absorpcja O liniach widmowych Kwantowomechaniczny model atomu sformułowanie

Bardziej szczegółowo

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła W- (Jaroszewicz) 19 slajdów Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego Fizyka kwantowa promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne kwantyzacja światła efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy

Bardziej szczegółowo

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. DUALIZM ŚWIATŁA fala interferencja, dyfrakcja, polaryzacja,... kwant, foton promieniowanie ciała doskonale

Bardziej szczegółowo

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY ĆWICZENIE 91 EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY Instrukcja wykonawcza 1. Wykaz przyrządów 1. Monochromator 5. Zasilacz stabilizowany oświetlacza. Oświetlacz 6. Zasilacz fotokomórki 3. Woltomierz napięcia

Bardziej szczegółowo

Projekt FPP "O" Kosma Jędrzejewski 13-12-2013

Projekt FPP O Kosma Jędrzejewski 13-12-2013 Projekt FPP "O" Kosma Jędrzejewski --0 Projekt polega na wyznaczeniu charakterystyk gęstości stanów nośników ładunku elektrycznego w obszarze aktywnym lasera półprzewodnikowego GaAs. Wyprowadzenie wzoru

Bardziej szczegółowo

Tranzystor. C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz2b.cmr

Tranzystor. C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz2b.cmr Tranzystor Program: Coach 6 Projekt: komputer H : C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz1.cmr C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma

Bardziej szczegółowo

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA) Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA) Promieniowaniem X nazywa się promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od około

Bardziej szczegółowo

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych W1. Właściwości elektryczne ciał stałych Względna zmiana oporu właściwego przy wzroście temperatury o 1 0 C Materiał Opór właściwy [m] miedź 1.68*10-8 0.0061 żelazo 9.61*10-8 0.0065 węgiel (grafit) 3-60*10-3

Bardziej szczegółowo

Podstawowe własności jąder atomowych

Podstawowe własności jąder atomowych Podstawowe własności jąder atomowych 1. Ilość protonów i neutronów Z, N 2. Masa jądra M j = M p + M n - B 2 2 Q ( M c ) ( M c ) 3. Energia rozpadu p 0 k 0 Rozpad zachodzi jeżeli Q > 0, ta nadwyżka energii

Bardziej szczegółowo

Rozpad gamma. Przez konwersję wewnętrzną (emisję wirtualnego kwantu gamma, który przekazuje swą energię elektronom z powłoki atomowej)

Rozpad gamma. Przez konwersję wewnętrzną (emisję wirtualnego kwantu gamma, który przekazuje swą energię elektronom z powłoki atomowej) Rozpad gamma Deekscytacja jądra atomowego (przejście ze stanu wzbudzonego o energii do niższego stanu o energii ) może zachodzić dzięki oddziaływaniu elektromagnetycznemu przez tzw. rozpad gamma Przejście

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH LABORAORUM ELEKRONK Ćwiczenie 1 Parametry statyczne diod półprzewodnikowych Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk podstawowych typów diod półprzewodnikowych oraz zapoznanie

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X Oskar Gawlik, Jacek Grela 16 lutego 2009 1 Podstawy teoretyczne 1.1 Liczniki proporcjonalne Wydajność detekcji promieniowania elektromagnetycznego

Bardziej szczegółowo

METALE. Cu 8.50 1.35 1.56 7.0 8.2 Ag 5.76 1.19 1.38 5.5 6.4 Au 5.90 1.2 1.39 5.5 6.4

METALE. Cu 8.50 1.35 1.56 7.0 8.2 Ag 5.76 1.19 1.38 5.5 6.4 Au 5.90 1.2 1.39 5.5 6.4 MAL Zestawienie właściwości gazu elektronowego dla niektórych metali: n cm -3 k cm -1 v cm/s ε e ε /k Li 4.6 10 1.1 10 8 1.3 10 8 4.7 5.5 10 4 a.5 0.9 1.1 3.1 3.7 K 1.34 0.73 0.85.1.4 Rb 1.08 0.68 0.79

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa ciał stałych

Teoria pasmowa ciał stałych Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm. Klasyfikacja ciał stałych na podstawie struktury

Bardziej szczegółowo

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ FIZYKI TECHNICZNEJ I MATEMATYKI STOSOWANEJ EKSCYTONY. Seminarium z Molekularnego Ciała a Stałego Jędrzejowski Jaromir

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ FIZYKI TECHNICZNEJ I MATEMATYKI STOSOWANEJ EKSCYTONY. Seminarium z Molekularnego Ciała a Stałego Jędrzejowski Jaromir POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ FIZYKI TECHNICZNEJ I MATEMATYKI STOSOWANEJ EKSCYTONY W CIAŁACH ACH STAŁYCH Seminarium z Molekularnego Ciała a Stałego Jędrzejowski Jaromir Co to sąs ekscytony? ekscyton to

Bardziej szczegółowo

Szumy układów elektronicznych, wzmacnianie małych sygnałów

Szumy układów elektronicznych, wzmacnianie małych sygnałów Szumy układów elektronicznych, wzmacnianie małych sygnałów Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Szumy

Bardziej szczegółowo

I. DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA

I. DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA 1 I. DIODA LKTROLUMINSCNCYJNA Cel ćwiczenia : Pomiar charakterystyk elektrycznych diod elektroluminescencyjnych. Zagadnienia: misja spontaniczna, złącze p-n, zasada działania diody elektroluminescencyjnej

Bardziej szczegółowo

Badanie emiterów promieniowania optycznego

Badanie emiterów promieniowania optycznego LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI Ćwiczenie 9 Badanie emiterów promieniowania optycznego Cel ćwiczenia: Zapoznanie studentów z podstawowymi charakterystykami emiterów promieniowania optycznego. Badane elementy:

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 11. Detekcja światła. Fluorescencja. Eksperyment optyczny. Sebastian Maćkowski

Repeta z wykładu nr 11. Detekcja światła. Fluorescencja. Eksperyment optyczny. Sebastian Maćkowski Repeta z wykładu nr 11 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 CCD (urządzenie

Bardziej szczegółowo

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz OPTYKA Leszek Błaszkieiwcz Ojcem optyki jest Witelon (1230-1314) Zjawisko odbicia fal promień odbity normalna promień padający Leszek Błaszkieiwcz Rys. Zjawisko załamania fal normalna promień padający

Bardziej szczegółowo

Źródła i 1detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWODNIKACH.

Źródła i 1detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWODNIKACH. Źródła i 1detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWONIKACH. Cel ćwiczenia: Wyznaczenie podstawowych parametrów spektralnych fotoprzewodzącego detektora podczerwieni. Opis stanowiska:

Bardziej szczegółowo

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424 2008/2009 seweryn.kowalski@us.edu.pl Seweryn Kowalski IVp IF pok.424 Plan wykładu Wstęp, podstawowe jednostki fizyki jądrowej, Własności jądra atomowego, Metody wyznaczania własności jądra atomowego, Wyznaczanie

Bardziej szczegółowo

IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.

IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody. 1 A. Fotodioda Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody. Zagadnienia: Efekt fotowoltaiczny, złącze p-n Wprowadzenie Fotodioda jest urządzeniem półprzewodnikowym w którym zachodzi

Bardziej szczegółowo

VI. POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORNOŚCI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY

VI. POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORNOŚCI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY Oporność właściwa (Ωm) 1 VI. POMIAR ZALEŻNOŚCI OPORNOŚCI METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW OD TEMPERATURY Cel ćwiczenia: pomiar zależności oporności elektrycznej (rezystancji) metalu i półprzewodnika od temperatury,

Bardziej szczegółowo

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA Metoda detekcji promieniowania jądrowego (α, β, γ) Konwersja energii promieniowania jądrowego na promieniowanie w zakresie widzialnym. Zalety metody: Geometria 4π Duża

Bardziej szczegółowo

Wykład IV. Dioda elektroluminescencyjna Laser półprzewodnikowy

Wykład IV. Dioda elektroluminescencyjna Laser półprzewodnikowy Wykład IV Dioda elektroluminescencyjna Laser półprzewodnikowy Półprzewodniki - diagram pasmowy Kryształ Si, Ge, GaAs Struktura krystaliczna prowadzi do relacji dyspersji E(k). Krzywizna pasm decyduje o

Bardziej szczegółowo

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych Wykład VI Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie

Bardziej szczegółowo

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I J8 Badanie schematu rozpadu jodu 128 I Celem doświadczenie jest wyznaczenie schematu rozpadu jodu 128 I Wiadomości ogólne 1. Oddziaływanie kwantów γ z materią [1,3] a) efekt fotoelektryczny b) efekt Comptona

Bardziej szczegółowo

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17) 152 Elektryczność 3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk tranzystora npn w układzie ze wspólnym emiterem W E. Zagadnienia do przygotowania: półprzewodniki,

Bardziej szczegółowo

SPRAWDZIAN NR 1. wodoru. Strzałki przedstawiają przejścia pomiędzy poziomami. Każde z tych przejść powoduje emisję fotonu.

SPRAWDZIAN NR 1. wodoru. Strzałki przedstawiają przejścia pomiędzy poziomami. Każde z tych przejść powoduje emisję fotonu. SRAWDZIAN NR 1 IMIĘ I NAZWISKO: KLASA: GRUA A 1. Uzupełnij tekst. Wpisz w lukę odpowiedni wyraz. Energia, jaką w wyniku zajścia zjawiska fotoelektrycznego uzyskuje elektron wybity z powierzchni metalu,

Bardziej szczegółowo

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne Promieniowanie rentgenowskie Podstawowe pojęcia krystalograficzne Krystalografia - podstawowe pojęcia Komórka elementarna (zasadnicza): najmniejszy, charakterystyczny fragment sieci przestrzennej (lub

Bardziej szczegółowo

Przerwa energetyczna w germanie

Przerwa energetyczna w germanie Ćwiczenie 1 Przerwa energetyczna w germanie Cel ćwiczenia Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporu monokryształu germanu od temperatury. Wprowadzenie Eksperymentalne badania

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy) Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy) Oddziaływanie elektronów ze stałą, krystaliczną próbką wstecznie rozproszone elektrony elektrony pierwotne

Bardziej szczegółowo

Rezonatory ze zwierciadłem Bragga

Rezonatory ze zwierciadłem Bragga Rezonatory ze zwierciadłem Bragga Siatki dyfrakcyjne stanowiące zwierciadła laserowe (zwierciadła Bragga) są powszechnie stosowane w laserach VCSEL, ale i w laserach z rezonatorem prostopadłym do płaszczyzny

Bardziej szczegółowo

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu skaroll@fizyka.umk.pl Plan ogólny Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie, czyli czym będziemy się

Bardziej szczegółowo

na dnie (lub w szczycie) pasma pasmo jest paraboliczne, ale masa wyznaczona z krzywizny niekoniecznie = m 0

na dnie (lub w szczycie) pasma pasmo jest paraboliczne, ale masa wyznaczona z krzywizny niekoniecznie = m 0 Koncepcja masy efektywnej swobodne elektrony k 1 1 E( k) E( k) =, = m m k krzywizna E(k) określa masę cząstek elektrony prawie swobodne - na dnie pasma masa jest dodatnia, ale niekoniecznie = masie swobodnego

Bardziej szczegółowo

spis urządzeń użytych dnia moduł O-01

spis urządzeń użytych dnia moduł O-01 Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych reprezentatywnych elementów optoelektronicznych nadajników światła (fotoemiterów), odbiorników światła (fotodetektorów) i transoptorów oraz zapoznanie

Bardziej szczegółowo