Фундаментальний край поглинання

Фундаментальний край поглинання - частотний діапазон в спектрах поглинання напівпровідників та діелектриків, в якому основний вклад в поглинання вносять переходи між валентною зоною та зоною провідності.

Коефіцієнт поглинання поблизу фундаментального краю визначається дисперсією зон і пропорційний густині станів. Здебільшого ця залежність має вигляд:

${\displaystyle \alpha \propto {\sqrt {\hbar \omega -E_{g}}}}$,

де ${\displaystyle \alpha }$ - коефіцієнт поглинання, ${\displaystyle \omega }$ - частота світла, ${\displaystyle \hbar }$ - зведена стала Планка, ${\displaystyle E_{g}}$ - ширина забороненої зони.

При переходах між валентною зоною і зоною провідності утворюється електрон-діркова пара, тобто вільні частинки: електрон провідності та дірка. Вільні частинки можуть давати вклад в електричний струм, що призводить до фотопровідності напівпровідника або діелектрика.

Частота ${\displaystyle \omega _{g}=E_{g}/\hbar }$ є найменшою частотою для якої можливе міжзонне поглинання. Загалом при частотах, менших від частоти краю поглинання для діелектрика або напівпровідника існує область прозорості. В цій області речовина прозора. Для діелектриків на зразок кварцу або скла область прозорості простягається на весь видимий діапазон. Напівпровідники на зразок кремнію прозорі в інфрачервоному діапазоні, оскільки маю порівняно малу ширину забороненої зони.