Absorción (óptica)
Esta radiación, al ser absorbida, puede, bien ser reemitida o bien transformarse en otro tipo de energía, como calor o energía eléctrica.
Aquellos que absorben en todo el rango de la luz visible son llamados materiales opacos, mientras que si dejan pasar dicho rango de frecuencias se les llama transparentes.
Sin embargo, el electrón pasará a un estado de sobreexcitación, por lo que posteriormente el par electrón-hueco, se relajará liberando la energía excedente, en forma de energía térmica.
Por último, cuando la brecha de energía es mayor a la energía del fotón, los portadores de carga no absorberán el fotón y pasará a través del material sin interactuar con él.
El fotón resulta entonces "destruido" en la operación, la energía electromagnética es absorbida y convertida en energía electrónica, (esta absorción completa del fotón solo puede darse si el electrón forma parte de un átomo, un electrón libre nunca puede absorber el fotón, solo dispersarlo).
[1] Esta energía electrónica absorbida por el átomo se puede volver a transformar en diferentes formas de energía: Ver espectroscopia y espectro electromagnético.
Para que se produzca el proceso de absorción en un semiconductor debe ocurrir que la energía del fotón (ℏω, siendo ω la frecuencia del fotón) sea comparable al gap de energía Eg del material.
A todo este proceso se le llama transición de interbanda y es de gran importancia, ya que, entre otras cosas, da lugar a electrones que contribuyen a la conductividad σ del material.
Si el potencial asociado a la luz que recibe el semiconductor se puede considerar como una pequeña perturbación, entonces la Regla de oro de Fermi es aplicable y W se puede expresar como
representa el estado final (inicial) del electrón, e es la polarización de la luz,
Cabe recalcar que no se ha tenido en cuenta efectos excitónicos.
La formación de excitones (pares electrón e- hueco h+ que interaccionan coulombianamente y que pueden ser tratados en conjunto como una nueva entidad propia, una cuasipartícula) da lugar a picos de absorción para energías inferiores a Eg.
No obstante, estos efectos suelen ser despreciables a temperatura ambiente pues, en este régimen, la energía térmica suele ser superior a la energía de cohesión del excitón por lo que la quasipartícula se acaba disociando.
Esto es debido a la relajación térmica, proceso mucho más rápido que la emisión, en el que los electrones y huecos con mucho momento (en inglés llamados hot carriers) termalizan y se sitúan en el mínimo de la banda de conducción y el máximo de la banda de valencia respectivamente.
En consecuencia, la energía de la luz emitida suele estar muy relacionada con Eg y describe un comportamiento en función de ω muy distinto al que presenta α(ω).
En otras palabras, la absorción de un fotón incidente con energía ℏω puede dar a la emisión de un fotón con una energía distinta ℏω'.
En términos del electromagnetismo clásico, la absorción es el fenómeno por el cual los materiales no transparentes (α ≠ 0) atenúan cualquier onda electromagnética que pasa por ellos, la energía absorbida se convierte en calor (efecto Joule).
Por ejemplo, con la luz blanca incidente, un objeto que absorbe las longitudes de onda en el azul, verde y amarillo, aparecerá en rojo.
Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer han creado un material basado en nanotubos de carbono que puede absorber el 99,955% de la luz.
