Optical absorption in degenerate semiconductors

Abstract
The optical absorption in doped direct gap semiconductors in which the conduction band may be considered as a degenerate Fermi system is studied near the Burstein edge. The problem is treated within a simple model by the methods of perturbation theory taking into account the final-state interaction between conduction electrons and the deep hole created by the photon. Particular attention is paid to Auger processes which play a fundamental role in the determination of the absorption spectrum. It is shown in detail how one passes continuously from the usual Auger broadened Burstein edge to the resonant spectrum characteristic of an infinitely heavy hole. In any case, an exciton line, distinct from the threshold, never exists.

Résumé
L'absorption optique dans les semiconducteurs dopés à gap direct, dans lesquels la bande de conduction peut être considérée comme un système de Fermi dégénéré, est étudiée au voisinage du seuil de Burstein. Le phénomène est traité dans un modèle simple par les méthodes de perturbation en tenant compte de l'interaction dans l'état final entre les electrons de conduction et le trou profond créé par absorption. Une attention particulière est donnée aux processus de type Auger, qui jouent un rôle fondamental dans la détermination du spectre d'absorption. On montre comment on passe continûment d'un spectre étalé par effet Auger à un spectre résonnant, caractéristique d'un trou infiniment lourd. Une raie d'exciton, distincte du seuil, n'existe jamais.