Photoconduction - fizikai enciklopédia
Fényvezető (fényelektromos hatás) - megváltoztatni a vezetőképességét közeg hatása miatt az e - mag. sugárzás. Kimondva félvezetők és dielektrikumokban. Először figyeltek W. Smith (W. Smith, 1873) az amorf Si (cm. És üveges amorf félvezetők). F. felmerül változása miatt, vagy a töltéshordozó koncentráció (n o n e n t r a i O N I F.), vagy azok a mobilitás hatása alatt sugárzás (lásd. A mobilitás a töltéshordozók). Attól függően, hogy a mechanizmus az elnyelt sugárzás megkülönböztetni VF körülbelül B-E be nn y w, m p és m e c y n u és n y és z m p o n y n y.
Saját és szennyező vezetőképesség. Középpontjában a saját. és F-szennyező fekszik. fotoelektromos hatás. t. e. Opt sem. generál pár elektron - furat (saját FA), vagy egy töltéshordozó a photodetachment töltésű. szennyező központ (amikor a szennyező F.). Generált ext. PhotoEffect úgynevezett szabad töltéshordozók. f egy n o s és t e l i m i.
Változó veri. és egységes vezetőképesség félvezető egyenlő a sugárzás
ahol Dn. Dp - változó vezetési elektronok koncentrációja (n) és a furatok (p), MN. Op vannak a mobilitás. A mennyiségek Dn. Dp határozzuk kvantumhasznosítási Y ext. PhotoEffect, t. e. a száma generált elektron-lyuk párok (saját. F.), vagy a vivők száma generált (amikor a szennyező F.) kiszámítása során egy abszorbeált foton, és az élettartama a photocarriers (megelőzően rekombináció vagy csapdázási szennyező központok) . Ha F. (saját) határozza meg a mobilitása photocarriers mind jelek, és ez az úgynevezett a b n m i o n o th. Azokban az esetekben, ahol a megtermelt photocarriers bár mindkét jeleket, de photocarriers az azonos típusú elhanyagolható mobilitás és az élettartam, valamint az F-szennyező photocarriers keletkezik, amikor csak az egyik jele, az úgynevezett FA. m o n o o m i o n o th.
Mivel foton lendület általában elhanyagolható a lendület az elektron, a követelmény egyidejűleg. A törvény az energiamegmaradás és a lendület hatására az elektronok, hogy a Transitions, amelyek csak egy foton csak akkor lehetséges, az államok között a pulzus-ryh elektron gyakorlatilag azonos ( „egyenes” vagy „vertikális” átmenet). Azonban, ez a tilalmat megzavarhatná közötti kölcsönhatás miatt az elektronok vagy lyukak a fonon. Ez vezet a „közvetett” átmenetek egyaránt változásokat energia és az impulzus-elektron egy fonon emissziós vagy abszorpciós .Issledovaniya F. függően fotonenergia h w engedélyezhetik percig. energia, ami több F. meghatározni energetich. rés szintek között, illetve zónák (lásd. Semiconductors).
Intraband fényvezető van társítva változás a mobilitási a töltéshordozók saját újraelosztó energetich. megállapítja, ennek eredményeként az elnyelt sugárzás. A kiváltott folyamatokat intraband F. tartalmazzák: Opt. átmenetek töltéshordozók belül az egyik sáv, to- lehetővé szóródása a hordozók a szennyeződések és fonon (lásd szóródása töltéshordozók szilárd.); Optikailag egyenes. átmenetek alsávok között lyuk sáv p-típusú félvezetők ( „fény” és „nehéz” lyuk sávban elmélet cm ;.) közötti átmenetek alsávjaiban félvezető szerkezetek (lásd a kvantum méretű hatások.) .Vnutri sávú FM első megfigyelt Moss és Hawkins (1960) p -Ge (átmenetek alsávok között a lyukak) és a henger-SG (1961) n -InSb (intraband felszívódás).
Amikor intraband FA változhat, mivel a mobilitás a hordozók, to- közvetlenül elnyelt sugárzás, és az összes töltéshordozók miatt újraelosztása az elnyelt energia miatt elektron-elektron szórás. Általános szabály, hogy a meghatározó szerepet játszott a második folyamatot. Ha az idő a teljesítmény újraelosztó képest kicsi a relaxációs idő t az energiahordozók, az AF lehet kezelni, mint a bekövetkezett változások miatt a sebesség-ry Tn vivőgáz egy sugárzás felszívódását. Ebben az esetben, a Sign d m / dTn és Ds lehet pozitív vagy negatív. Bejelentkezés Ds definiáljuk, mint egy jel a változás tempója e-ry DTE. Jellemzően, DTE> 0, azonban lehetséges, hogy hűtse a gázt által elnyelt fény. Hűtés történik például akkor. p -Ge a Optikailag. áthaladó furatok a részterületen „nehéz” lyukak a alzónája „light” és a gyors energia eloszlatását „light” lyukak a Opt. fonon. A változás a fotonenergia előjelet és Ds intraband F. oszcillál, a változó jel.
"Hűtés" photocarriers. Ha hordozók által generált fény energiája nagyobb, mint a szélessége a tiltott sáv a félvezető, például t. N. Hot hordozók energiát takaríthat létre kiegészítője. Elektron-lyuk párokat; kapott Y> 1 (ábra. 1). Media úthossz ebben az esetben függ és változik több. nm 1 nm akár több. több tíz nm keV (áthaladási idő t
10 -14 c). Ha DOS. mechanizmusa energiaveszteség - a szóródás fonon. Amikor a felesleges energia Opt. fonon hordozók veszít energiát egymás után. Optikailag kibocsátás. fonon. A karakterisztikus ideje futásuk topt
10 -13 c. Miután a maradék energia a hordozók kisebb a további a „hűtés” történik a kibocsátás akusztikus. fonon, vagy mert elektron-elektron ütközések. A megfelelő relaxációs idejének Multiplayer energiát. Topty nagyságrenddel nagyobb (lásd. Hot elektronok).
Ábra. 1. A függőség a kvantumhatásfokát Ge az Y energiifotonov.
Maradék energia a hordozók, gyorsan már kibocsátott a lehető legnagyobb számú (nmax) Opt. fonon is It között változik 0, és attól függően, hogy a (2p / h) w. Az enyhén szennyezett félvezetők eff. forró mobilitása photocarriers függ azonban Ds rezeg, mint egy p-CIÓ gyakorisággal W. Az erősen adalékolt első félvezető energia adódik át nem Hangszóró. fonon és gázszállító; attól függően, hogy az átvitt energia változik Sze hordozó mobilitást. Az is, hogy rezgések Yam Ds frekvencia w.
Tartomány photocarriers. Mivel a kvantumhasznosítási fotonenergia Y (ábra. 1), a spektrum eltér a spektrum F. Optikailag. abszorpciós kristályok. A különbség abból is adódik, hogy a folyamat a „hűtés” A photocarriers nem azonnali, azért egy részét az energia lényegesen nagyobb lehet, mint az egyensúlyi energia adott tempóban-D kristály. A hozzájárulást az ilyen „forró” photocarriers AF arányától függ között az energia relaxációs idő és a hordozó élettartam, valamint az init. photocarriers energiát. A ábrán látható görbéket. 2 és ábra. 3 egyértelműen kitűnik éles visszaesés hosszúhullámú F. By pozícióját meg tudja határozni a szélessége a tiltott sávban
Ábra. 2. spektrális eloszlása belső fényvezető Ge.
Ds függés a sugárzás intenzitása. A anizotrópia a fényvezető. Normális az alacsony intenzitású edzés I I. F. sugárzás arányos t. E. Változás a vezetőképesség tenzor Dsij bilineáris p-CIÓ elektromos alkatrész. sugárzási tér vektor Ek (k = x, y z.): Dsij = gijkl Ek El. Tenzor a 4. helyezés gijkl hívják. tenzor F. Ez határozza meg nem csak az érték Ds, de anizotrópia.
F. anizotróp környezetben is izotrop statikus. Optikailag és vezetőképesség. dielektromos állandó. Ez abban nyilvánul meg attól függően, F. eredő hatására a polarizált sugárzást, a tájékozódás a polarizációs síkját a fény tekintetében krisztallográfiai-funkciókat. tengelyek, valamint a megjelenése keresztirányú villamos. területen, és oldalirányú fotofeszültség közötti oldalirányú kapcsolatok a minta. Az egyik lehetséges mechanizmusainak anizotrop fotoelektromos. hatásai anizotrópia van quasimomenta fotoelektron eloszlását által generált polarizált sugárzással. Anizotropikus fotoedektrich. hatások izotróp média határozza leírt. tenzor alkatrészek gijkl.
Ábra. 3. A spektrális eloszlása vezetőképessége szennyező Ge, Cu kapcsolatos szennyeződés.
A tehetetlenség az fényvezető határozza Naib. kinetikai pihenést. folyamatokat, amelyek meghatározzák a F. Általában ez idő photocarriers élet, és abban az esetben a intraband F.- idő vagy energiaelnyelő alatt intersubband pihenést. Élettartama photocarriers növelésével csökken koncentrációjú rekombinációs-közi központok (vagy izgalmas a szennyező központok), de ez nem lehet kisebb, mint az energia relaxációs idő az azonos anyagból.
FA meg kell különböztetni a bolometrich. hatás - a változás a vezetőképesség melegítésével a félvezető sugárzást, ha egyformán fokozott T-hogyan az elektronikus alrendszer és az alrendszer fonon; Ellentétben F. tehetetlenség bolometrich. hatást úgy határozzuk meg, a termosztát teploprovodnostyu- hő átviteli sebességet (lásd. bolométer-).
Bizonyos anyagok alacsony üteme a Pax-relaxációs idő AF olyan nagy, hogy a sugárzás által előidézett változás vezetőképesség Ds nem csökken jelentősen az idővel (h a m a g e r o n n a i F.). Két DOS. a mechanizmus a fagyasztott F. Az első a szétválás nem-egyensúlyi hordozóanyagokat ext. Elektromos. inhomogenitása területeken. Így rekombináció igényelnek leküzdésében nagy hatású. gáton, ami exponenciális növekedéséhez élettartama során az egyensúlyi hordozók. F. Fagyasztott típusú gyakran vegyületekben A II B VI. A második mechanizmus kapcsolódik jelenlétében központok erős kölcsönhatásban vannak a kristályos. bárokban. Capture média igényelnek rács szerkezetátalakítás és ezért végzett abnormálisan lassú. Ilyen központok r. N. DX-központok szilárd oldatok Alx Ga1-X néven, ami a fagyasztott F. heterostructures a GaAs-Alx Ga1-X néven. A jelenséget a fagyasztott F. Optikailag lehet használni a rendszert. memória, hanem játszik-ritsat. szerep, ami átmeneti instabilitás félvezető tulajdonságokkal.
Rendellenes fényvezető. Egyes esetekben, az AF értéke független a kibocsátási intenzitás (az álló világítás), és attól függ, csak a spektrális összetételét. Az ilyen nem megfelelő VF észleltek először filmek amorf Si (áztatás után párokban Hg) 1961 F. Maximális összhangban a növekedési ütem-ry l növeli és a T> 180 K kóros AF eltűnik, ami valószínűleg jelenléte miatt a visszatartó központok vagy heterogenitása vezetőképesség. Alapján rendhagyó F. létrehozhat szín érzékelők és a memória elemek.
F. jelenség alapú működés érzékeny félvezető sugárzásvevő (lásd. Photoresistor).
Lit.: J. Tautz Fotó és termoelektromos jelenségek a félvezetők, a transz. A chesh. M. 1962 Rivkin SM fotoelektromos jelenségek félvezetők, M., 1963; Moss T. S. Hawkins T. D. N. Interband fényvezető a germánium, "Proc. Phys. Soc.", 1960, v. 76, p. 565; Rollin B. V. detektálása milliméter és al-milliméteres sugárzás által mentes hordozó abszorpciós egy félvezető, "Proc. Phys. Soc.", 1961, v. 77, p. 1102; Fényvezető. Szo Art. per. az angol. M. 1967 Sheinkman MK Chic AJ hosszú pihenés és a maradék vezetőképesség félvezetők, "FTP", 1976, Vol. 10, p. 209; Korszuni MI rendellenes fényvezető és spektrális memória félvezető rendszereket, M. 1978.
EV Beregulin, SD Ganichev S. Kogan, A. J. Schick, I. Shlimak.