D4 Photoluminescence et spectroscopie d'absorption

Topique

L'énergie d'un photon émis ou absorbé par ce matériau semi-conducteur est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde. Cette relation entre l'énergie et la longueur d'onde d'un photon est déjà utilisée par un autre modèle pour une nanoparticule semi-conductrice d'une autre nature : plus la longueur d'onde du photon émis ou absorbé est courte, plus son énergie est élevée, conformément à cette même relation inverse. Puisque ce matériau semi-conducteur émet ou absorbe de manière caractéristique un photon d'une longueur d'onde spécifique, l'énergie de ce photon est par conséquent déterminée par cette même longueur d'onde caractéristique.

Le coefficient d'absorption de ce matériau semi-conducteur, mesuré au voisinage de sa bande interdite, est ajusté à l'aide du modèle de Tauc afin d'obtenir sa bande interdite. Ce modèle extrapole, jusqu'au point d'absorption nulle, la portion du coefficient d'absorption qui augmente brusquement juste au-dessus de cette bande interdite. L'énergie du photon à laquelle cette extrapolation croise ce point d'absorption nulle révèle directement la bande interdite du matériau semi-conducteur. Le fait que le coefficient d'absorption de ce matériau semi-conducteur augmente plus abruptement juste au-dessus de la bande interdite signifie que le modèle de Tauc extrapole la valeur de cette bande interdite avec une plus grande précision.

Ainsi, ce modèle, avec cette relation entre l'énergie des photons et la longueur d'onde et la bande interdite obtenue par le modèle de Tauc qui l'a établi, combine la photoluminescence et cette absorption près de la bande interdite pour déterminer conjointement cette bande interdite et la qualité optique de ce matériau semi-conducteur, qu'un autre modèle de cet ensemble décrit plus en détail : tandis que cette absorption près de la bande interdite et ce modèle de Tauc révèlent cette bande interdite du côté de l'énergie minimale que ce matériau semi-conducteur absorbe encore, cette même photoluminescence révèle, du côté complémentaire de l'énergie des photons que ce matériau semi-conducteur émet réellement lors de sa recombinaison, s'il existe des états de défauts en dessous de cette bande interdite qui élargissent ou décalent cette émission par rapport à ce que prédit ce modèle de Tauc. Le fait que cette émission photoluminescente coïncide, en énergie photonique, avec cette bande interdite que ce modèle de Tauc obtient déjà à partir de cette absorption près du bord de bande signifie que les deux techniques, ensemble, confirment que ce matériau semi-conducteur est, par conséquent, exempt de ces états de défauts qui dégraderaient autrement cette même qualité optique.

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