半导体中光子对电子的瞬时作用
原子物理
2018-09-05 v2
摘要
由爱因斯坦建立的 photoelectric effect 众所周知，其表明低能级上的电子可通过吸收光子跃迁到更高能级，或从高能级跃迁到低能级并放出光子1-3。然而，光子如何作用于电子并进一步作用于原子至今未知。在此我们展示如下结果：在半导体中光子与电子发生碰撞并以能量传递方式作用，将其动量传递给电子，使电子从低能级跃迁到高能级。我们发现 (i) 光子在真空和硅中的静质量分别为 7.287exp(-38) kg 和 2.886exp(-35) kg；(ii) 受能量为 1.12eV 的光子激发，硅中电子可能从价带顶跃迁到导带底，初速度为 2.543exp(3) m/s，所用时间为 4.977exp(-17) s；(iii) 受能量为 4.6eV 的光子作用，失去电子的原子可能被挤出的相邻原子弹出半导体，所用时间为 2.224exp(-15) s。这些结果对快速热退火、激光烧蚀和激光切割作出了合理解释。
引用
@article{arxiv.1711.11185,
title = {Instantaneous effects of photons on electrons in semiconductors},
author = {NuoFu Chen and Jiaran Xu and Quanli Tao and Yiming Bai and Jikun Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.11185},
year = {2018}
}