Direct and indirect two-photon processes in semiconductors

Summary

The expressions describing direct and indirect two-photon absorption in crystals are given. They are valid both near and far from the energy gap. A perturbative approach through two different band models is adopted. The effects of the nonparabolicity and the degeneracy of the energy bands are considered. The numerical results are compared with the other theories and with recent experimental data in ZnO and AgCl. It is shown that the dominant transition mechanisms are of the allowed-allowed type near and far from the gap for both direct and indirect processes.

Riassunto

Si danno le espressioni che descrivono l’assorbimento diretto e indiretto di due fotoni in cristalli. Esse sono valide sia vicino che lontano dal gap di energia. Si adotta un approccio perturbativo attraverso due diversi modelli di banda. Si considerano gli effetti della non parabolicità e la degenerazione delle bande di energia. I risultati numerici sono confrontati con altre teorie e con recenti dati sperimentali in ZnO e AgCl. Si mostra che i meccanismi di tfansizione dominanti sono del tipo permesso-permesso vicino e lontano dal gap per processi sia diretti che indiretti.

Резюме

Приводятся выражения, описывающие прямое и непрямое двух-фотонное поглощение в кристаллах. Эти выражения справедливы вблизи и вдали от запрещенной эиергетической зоны. Предлагается пертурбационный подход в рамках двух различных зонных моделей. Рассматриваются эффекты непараболичности и вырожденности энергетических зон. Численные результаты сравниваются с другими теориями и экспериментальными данными для ZnO и AgCl. Показывается, что основные механизмы перехода представляют разрешенно-разрешенные типы переходов вблизи и вдали от запрещенной энергетической зоны для прямого и непрямого процессов.