J. Phys. France 48, 1505-1512 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:019870048090150500

Exciton distribution function and secondary radiation in polar semiconductors

C. Trallero Giner et O. Sotolongo Costa

Department of Theoretical Physics, Havana University, San Lázaro y L, Havana, Cuba

Abstract
An explicit non-equilibrium distribution function for excitons in the ground state n = 1 in the case when the fundamental interaction is with acoustical phonons is calculated for polar semiconductors. Using it, a general expression for the secondary radiation cross-section (valid for Raman, hot and thermalized luminescence processes), is obtained. The results are applied to explain the temperature dependence of the 1LO and 2LO luminescence lines half-width in CdS single crystals. The relative contributions of 3LO Raman and luminescence intensities and the variation of the secondary emission spectrum as a function of the exciton life-time are studied. Comparison with experimental results yields quantitative agreement.

Résumé
Nous calculons une fonction de distribution explicite hors d'équilibre pour des excitons dans l'état fondamental n = 1, dans des semi-conducteurs polaires, dans le cas où on ne tient compte que de l'interaction avec les phonons acoustiques. Nous l'utilisons pour obtenir une expression générale pour la section efficace de rayonnement secondaire (valable pour les processus Raman ainsi que pour la luminescence chaude et thermalisée). Nous appliquons les résultats à l'explication de la dépendance en température des demi-largeurs des raies de luminescence 1LO et 2LO dans des monocristaux de CdS. Nous étudions la valeur relative des contributions des intensités Raman 3LO et de luminescence et la variation du spectre d'émission secondaire en fonction de la durée de vie des excitons. Nous obtenons un accord quantitatif avec des résultats expérimentaux.

PACS
7135 - Excitons and related phenomena.
7830 - Infrared and Raman spectra.
7855 - Photoluminescence, properties and materials.

Key words
cadmium compounds -- excitons -- II VI semiconductors -- luminescence of inorganic solids -- Raman spectra of inorganic solids