Экситоны
При возбуждении фотопроводимости электроны из валентной зоны перебрасываются в зону проводимости и становятся свободными.
Однако возможно и иное течение процесса, когда возбужденный электрон не разрывает связи с дыркой, возникающей в валентной зоне, а образует с ней единую связанную систему. Такая система была названа Я. И. Френкелем экситоном. (гиперссылка
Экситон сходен с возбужденным атомом водорода: в обоих случаях около единичного положительного заряда движется электрон и энергетический спектр является дискретным (рис. 6.9).
| Валентная зона |
| Зона проводимости |
| Экситонные состояния |
| EV |
| EC |
Рисунок 6.9
Уровни энергии экситонов располагаются у дна зоны проводимости. Так как экситоны являются электрически нейтральными системами, то возникновение их в полупроводнике неприводит к появлению дополнительных носителей заряда, вследствие чего поглощение света не сопровождается увеличением проводимости полупроводника.
В настоящее время предполагается, что экситоны возникают и при фотоэлектрически активном поглощении света. Возникнув, они некоторое время блуждают по объему полупроводника. При столкновении с фононами, примесными центрами и другими несовершенствами решетки экситоны или рекомбинируют, или «разрываются». В первом случае возбужденные атомы переходят в нормальное состояние, а энергия возбуждения передается узлам решетки или излучается в виде квантов света (люминесценция). Во втором случае образуется пара носителей — электрон и дырка. Они обусловливают фотопроводимость полупроводника.