什么是色心(colorcenter)?为何色心会导致颜色?

什么是色心(colorcenter)?为何色心会导致颜色?

概念举例,让我们理解色心的概念。在均一的半导体中,所有原子内都是同一种物质。当一个电子被光能激发,从价带跃迁至导带。由于价带连通,电子活动范围不受限制。失去电子的原子则带正电,价带连通使其能够从相邻原子获取电荷,形成空间上自由活动的正电荷。两个自由活动的粒子,一个正电荷一个电子,它们会如何互动?想象不到吧?它们能形成一个类似原子的结构。这样的结构称为激子,其本质是正电荷与电子的复合体。激子与氢原子的区别在于,氢原子中的电子与正电荷在真空中自由活动,而激子则在半导体固体介质中活动。氢原子电子跃迁解释激子跃迁原理,应用广泛。色心,指的是固体材料中不能用掺杂离子自身光吸收解释其光吸收行为的特殊现象。例如,在氧化铝中掺杂3价钛离子,钛离子自身具有dd跃迁,能产生吸收。而某些掺杂物,如没有定域的跃迁,也不是与邻近原子的L-M或M-L跃迁,而是因电荷分布形成类氢原子的激发态。这称为色心。有时,色心的形成并非因增益,而是因缺失某一原子。