Расширение сплава

Уширение сплава — это механизм уширения спектральных линий, вызванный случайным распределением атомов в сплаве .

Уширение сплава является одним из механизмов уширения линий. Случайное распределение атомов в сплаве приводит к различному составу материала в разных положениях. В полупроводниках и изоляторах разный состав материала приводит к разной энергии запрещенной зоны . Это дает разные экситонов энергии рекомбинации . Следовательно, в зависимости от положения, в котором рекомбинирует экситон, излучаемый свет имеет разную энергию. Уширение сплава представляет собой неоднородное уширение линии, то есть его форма гауссова.

Бинарный сплав

При математическом описании предполагается, что внутри сплава не происходит кластеризации. Тогда для бинарного сплава вида ${\ce {A_{1-x}B_{x}}}$, например ${\ce {Si_{1-x}Ge_{x}}}$, стандартное отклонение состава определяется по формуле:

$\Delta x={\sqrt {\frac {x\cdot (1-x)}{N}}}$,

где $N$ - число атомов в объеме экситонов, т.е. $N=V_{exc}\cdot n$ с $n$ количество атомов в объеме. В общем случае энергия запрещенной зоны $E_{g}$ полупроводникового сплава зависит от состава, т.е. $E_{g}$. Энергию запрещенной зоны можно рассматривать как энергию флуоресценции. Следовательно, стандартное отклонение флуоресценции равно

$\Delta E={\frac {\mathrm {d} E_{g}}{\mathrm {d} x}}\cdot {\sqrt {x\cdot {\frac {1-x}{N}}}}$

Поскольку уширение сплава относится к группе неоднородных уширений, форма линии интенсивности флуоресценции $I(E)$ является гауссовским:

$I(E)\sim \exp \left(-{\frac {(E-E_{0})^{2}}{2\cdot \Delta E^{2}}}\right)$