Legeringsbreddning

Legeringsbreddning är en spektrallinjebreddningsmekanism som orsakas av slumpmässig fördelning av atomerna i en legering .

Legeringsbreddningen är en av linjebreddningsmekanismerna. Den slumpmässiga fördelningen av atomer i en legering orsakar en annan materialsammansättning vid olika positioner. I halvledare och isolatorer leder den olika materialsammansättningen till olika bandgapenergier . Detta ger olika excitonrekombinationsenergier . Därför, beroende på positionen där en exciton rekombinerar, har det utsända ljuset en annan energi. Legeringsbreddningen är en inhomogen linjebreddning, vilket betyder att dess form är Gaussisk.

Binär legering

I den matematiska beskrivningen antas det att ingen klustring förekommer inom legeringen. Sedan, för en binär legering av formen ${\ce {A_{1-x}B_{x}}}$ , t.ex. ${\ce { Si_{1-x}Ge_{x}}}$ , standardavvikelsen för kompositionen ges av:

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

där $N$ är antalet atomer inom excitonernas volym, dvs $N=V_{exc}\cdot n$ där $n$ är atomerna per volym. I allmänhet beror bandgapsenergin $E_{g}$ för en halvledande legering på sammansättningen, dvs $E_{g}$ . Bandgapsenergin kan anses vara fluorescensenergin. Därför är standardavvikelsen i fluorescens

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

Eftersom legeringsbreddningen tillhör gruppen inhomogena breddningar är linjeformen för fluorescensintensiteten $I(E)$ Gaussisk:

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