81第5章 固体的光性质和光功能材料固体的光性质，从本质上讲，就是固体和电磁波的相互作用，这涉及晶体对光辐射的反射和吸收，晶体在光作用下的发光，光在晶体中的传播和作用以及光电作用、光磁作用等。
基于这些性质，可以开发出光学晶体材料、光电材料、发光材料、激光材料以及各种光功能转化材料等。
在本章中，我们从固体对光的吸收的本质开始，然后介绍光电材料、发光材料和激光材料等。
§5.1 固体对光的吸收与光电转换材料5．1．1 固体光吸收的本质我们先讨论纯净物质对光的吸收。
在第1章里我们已讨论了固体中电子的能带结构，绝缘体和半导体的能带结构如图5.1所示，其中价带相当于阴离子的价电子层，完全被电子填满。
导带和价带之间存在一定宽度的能隙（禁带），在能隙中不能存在电子的能级。
这样，在固体受到光辐射时，如果辐射光子的能量不足以使电子由价带跃迁至导带，那么晶体就不会激发，也不会发生对光的吸收。
例如，离子晶体的能隙宽度一般为几个电子伏，相当于紫外光的能量。
因此，纯净的理想离子晶体对可见光以至红外区的光辐射，都不会发生光吸收，都是透明的。
碱金属卤化物晶体对电磁波透明的波长可以由~25μm 到250nm ，相当于0.05~5ev 的能量。
当有足够强的辐射（如紫外光）照射离子晶体时，价带中的电子就有可能被激发跨过能隙，进入导带，这样就发生了光吸收。
这种与电子由价带到导带的跃迁相关的光吸收，称作基础吸收或固有吸收。
例如，CaF 2的基础吸收带在200nm(约6ev)附近，NaCl 的基础吸收约为8ev ，Al 2O 3的基础吸收约在9ev 。
图51 绝缘体和半导体的能带结构 图5.2 离子晶体的激子能级82除了基础吸收以外，还有一类吸收，其能量低于能隙宽度，它对应于电子由价带向稍低于导带底处的的能级的跃迁有关。
这些能级可以看作是一些电子-空穴（或叫做激子，excition ）的激发能级（图5.2）。
处于这种能级上的电子，不同于被激发到导带上的电子，不显示光导电现象，它们和价带中的空穴偶合成电子-空穴对，作为整体在晶体中存在着或运动着，可以在晶体中运动一段距离（~1μm ）后再复合湮灭。
