Theory of Optical Processes in Semiconductors
Basu
Theory of Optical Processes in Semiconductors
Von P.K. Basu.
Series on Semiconductor Science and Technology, 4, Clarendon Press, Oxford 1997. XV + 448 S.,
ISBN 0-19-851788-2
In dem Buch "Theory of Optical Processes in Semiconductors" unternimmt der Autor den erklärten Versuch, die Theorie optischer Prozesse in Halbleitern auf einer relativ elementaren Ebene darzustellen. Bereits in dem Vorwort wird angekündigt, daß lediglich Elemente der Einteilchen-Quantenmechanik verwendet werden sollen. Zwar wird erwähnt, daß eine Vielteilchentheorie viel allgemeiner wäre, der Autor fühlt sich mit den Konzepten der Einteilchentheorie aber besser vertraut.
Derart vorgewarnt schaut man sich mit Interesse das umfangreiche Inhaltsverzeichnis an, demzufolge in 17 Kapiteln, auf knapp 450 Seiten, die klassische Theorie optischer Prozesse, Photonen, Bandstruktur, Interbandabsorption, Exzitonen, Effekte elektrischer und magnetischer Felder, Rekombinationsprozesse und vieles mehr nicht nur für Volumenhalbleiter, sondern auch für Quantenfilme, -drähte und -punkte, sowie für Übergitterstrukturen diskutiert werden soll.
In den verschiedenen Kapiteln findet man dann auch wesentliche Teile des angekündigten Materials, doch leider mischen sich unter viele korrekte und ausführliche Herleitungen immer wieder Ungenauigkeiten, Fehler, Oberflächlichkeiten sowie die fahrlässige und implizite Verwendung von Näherungen, die nicht erwähnt oder erklärt werden. Einige wenige (von vielen möglichen) Beispielen: Nach Einführung des Hamilton-Operators für Licht-Materie-Wechselwirkung wird die Behauptung aufgestellt, daß die Eigenfunktionen des Gesamtsystems nun eine Produktfunktion einer elektronischen und einer Strahlungsfeld eigenfunktion seien (Sec. 3.5.1). Die Impulserhaltung (k-selection) in Absorptions- und Emissionsprozessen wird als "Regel" behandelt, die man wahlweise be rück sichtigt oder nicht; es finden Übergänge zwischen Ein- und Zweiteilchenzuständen statt (6.2.5), und exzitonische Absorption ist ein "Vielteilchenproblem" (6.2), das in verschiedenen Anläufen mehr oder weniger unrichtig behandelt wird. An anderer Stelle werden die notwendigen fermionischen Besetzungsfaktoren in Übergangsraten ohne hinreichende Erklärung oder gar Herleitung eingefügt, wobei dann auch noch das Elektron-Loch-Bild inkorrekt verwendet wird. Der erstaunte Leser findet z.B. in Gl. (12.13), daß die Absorption proportional zur Besetzungsdifferenz zwischen Löchern und Elektronen sei und wird, wenn er glaubt dies sei ein reiner Druckfehler, durch die nachfolgende Diskussion von Absorptionssättigung und optischem Gewinn eines Besseren belehrt (12.2.2). Aussagen betreffend die komplett wechselwirkungsfreie Raumtemperatur absorption in Volumenhalbleitern (Kap. 13) und weiteres in diesem Stil sind dann auch nicht mehr verwunderlich.
Insgesamt muß man leider feststellen, daß bei diesem Buch die durchaus löbliche Absicht, komplexe Zusammenhänge einfach darzustellen, nicht zufriedenstellend verwirklicht wurde.
Prof. Dr. Stephan W. Koch, Fachbereich Physik, Universität Marburg
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