¿Cómo interactúan exactamente el electrón y el fonón para que ocurra el proceso de recombinación?

Actualmente estoy estudiando Introducción a la Física de Dispositivos Semiconductores por Parker. Capítulo 2.5 El concepto de masa efectiva dice lo siguiente:

La figura 2.8 muestra dos diagramas hipotéticos de energía-momento para un semiconductor de banda prohibida directo e indirecto. Podemos obtener mucha información sobre los materiales semiconductores hipotéticos que representan estos diagramas a partir de lo que acabamos de cubrir. Mire primero la figura 2.8(a), el material de banda prohibida indirecta. Lo primero que notamos es que hay un máximo en la curva de la banda de valencia en k = 0 , y un mínimo en la curva de banda de conducción en un diferente k valor. Si un electrón que se encuentra cerca del mínimo de la banda de conducción (donde su energía es la más baja) se va a recombinar con un hueco que se encuentra cerca del máximo de la banda de valencia, entonces el electrón debe perder algo de impulso (cambiar su k valor) al hacer esta transición. Para que el electrón cambie su cantidad de movimiento, otra partícula debe estar involucrada para la conservación de la energía y la cantidad de movimiento. Esta 'partícula' se llama fonón y, de hecho, es solo una vibración de red. A cualquier temperatura finita, los átomos de la red estarán vibrando alrededor de sus posiciones medias y estas vibraciones conducirán a la propagación de ondas vibratorias, fonones, por todo el cristal. El cambio de momento requerido para que el electrón se recombine con el hueco en el semiconductor indirecto de banda prohibida proviene de la interacción del electrón con un fonón.

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Mi pregunta se relaciona con esta parte:

A cualquier temperatura finita, los átomos de la red estarán vibrando alrededor de sus posiciones medias y estas vibraciones conducirán a la propagación de ondas vibratorias, fonones, por todo el cristal. El cambio de momento requerido para que el electrón se recombine con el hueco en el semiconductor de banda prohibida indirecta proviene de la interacción del electrón con un fonón.

Aquí, el autor describe las ondas vibratorias como algo que se propaga al azar todo el tiempo, debido a las vibraciones constantes de los átomos de la red. Pero esto realmente no explica el proceso por el cual el electrón y el fonón interactúan para que ocurra la recombinación.

Entonces, ¿cómo interactúan exactamente el electrón y el fonón para que ocurra el proceso de recombinación? Agradecería mucho que la gente se tomara el tiempo de explicar esto.


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Encontré útil el comentario de PM2RING:

¿Esto ayuda? physics.stackexchange.com/q/240514/123208 Consulte también physics.stackexchange.com/q/78442/123208 y physics.stackexchange.com/q/280678/123208 Las respuestas a esas dos preguntas en su mayoría requieren bastante familiaridad con mecánica cuántica, pero puedes pasar por alto las cosas que son demasiado técnicas. ;)

Entonces, para decirlo en términos rudimentarios, ¿sería exacto decir que los electrones y los fonones interactúan mediante la "onda" del fonón transfiriendo esencialmente su energía/momento (en el caso de banda prohibida indirecta, ya que el fonón posee cantidades tan pequeñas de energía en comparación con el fotón (al menos, en GaAs), parece que la transferencia de momento es de importancia primordial) al electrón, ya que se propaga por todo el cristal (a través de los iones en el cristal)?

¿Esto ayuda? physics.stackexchange.com/q/240514/123208 Consulte también physics.stackexchange.com/q/78442/123208 y physics.stackexchange.com/q/280678/123208 Las respuestas a esas dos preguntas en su mayoría requieren bastante familiaridad con mecánica cuántica, pero puedes pasar por alto las cosas que son demasiado técnicas. ;)
@ PM2Ring Eso ayuda mucho. Entonces, para decirlo en términos rudimentarios, ¿sería correcto decir que los electrones y los fonones interactúan mediante la "onda" del fonón, esencialmente transfiriendo su energía/momento al electrón, a medida que se propaga por todo el cristal (a través de los iones en el cristal)? ?

Respuestas (1)

Una teoría rigurosa te dice cómo ocurre exactamente. El resto es una imagen cualitativa.

PD: no sucede instantáneamente, pero lleva un tiempo, para que la frecuencia (energía) sea una cantidad significativa.

La falta de tiempo hace que la imagen fluya.