利用索末菲增强因子与能带涨落描述激子吸收

激子材料面临的挑战之一是对激子结合能与带隙的精确确定。困难源于带边处离散与连续激子吸收的重叠。许多研究基于 Elliott 模型及其若干修正（如非抛物带、磁势与电子-空穴-极化子相互作用）对这种材料的吸收边形状进行了建模。然而，由实测数据获得的激子结合能常随所选模型强烈变化。在此，我们提出一种替代且相当简单的方法，该方法此前已成功用于非晶、直接与间接半导体的光学带隙确定，其基于能带涨落（BF）模型。该模型中，由无序、温度或晶格振动引起的涨落导致了众所周知的带尾态指数分布（Urbach 尾）。此分析仅得到一个含 5 个参数的解析方程。利用该模型获得了 GaAs 与卤铅钙钛矿族（$\textrm{MAPbX}_{3}$），$\textrm{X=Br,I,Cl}$，在宽温度范围内的结合能与光学带隙。带隙、线宽与激子结合能的结果与先前报道吻合良好。此外，由于钙钛矿的极性本质，所得结合能可与 Kane 等人提出的模型（通过 Frölich 相互作用的虚声子云包围激子）对极性材料的理论模型计算结果比较。据此计算了激子-极化子系统结合能的上界。巧合的是，这些结果与 EBF 模型所得光学常数吻合良好。