光在半导体薄片上的反射、折射与透射现象分析

入射到半导体上的光遵守光的反射、折射定律。图2-14示出光在Si中的反射、折射和透射。

表面平整的半导体薄片放在空气中，有一束辐射强度为I₀的光照射在表面时，将在0点发生反射、折射。0点称入射点，I₀′为反射光的强度，I₁为折射光的强度。这时入射角φ等于反射角γ，且

式中 v———空气中的光速；

v′———半导体中的光速；

c———真空中的光速；

n′———半导体中的折射率，；

n———空气中的折射率，。

图2-14 光在Si中的反射、折射和透射(www.xing528.com)

任何媒质的折射率都等于真空中的光速与该介质中的光速之比。到达薄片后表面的光同样要发生反射和折射，强度为I′₁的反射光折射到硅中，φ″=φ′，强度为I₂的光仍与法线NN′成φ角透射出后表面。反射光强度I₀′与入射光强度I₀之比称为反射率，以R表示；透射光强度I₂与入射光强度I₀之比称为透射率，以τ表示，显然，如界介质无吸收，即R+τ=1。

光正入射到界面时，反射率为

当入射角为φ时，则反射率为

一般折射率大的材料其反射率也较大。用作太阳电池的半导体材料的折射率、反射率都较大，因此在制成太阳电池时，往往需要给其加上透明的减反射膜。应注意，材料的折射率与入射光的波长密切相关。表2-12列出硅的折射率。

表2-12硅的折射率（300K）

实际半导体表面可能是粗糙的，因此多少存在着光的漫散射。半导体中的缺陷和应力也会影响折射率以及增加散射光，因而实际情况要复杂得多。