Ефект Дембера

Ефект Дембера — явище в фізиці напівпровідників, яке складається з виникнення електричного поля і ЕРС в однорідному напівпровіднику при його нерівномірному освітленні за рахунок різниці рухливості електронів і дірок. Час встановлення постійного значення ЕРС Дембера при постійному освітленні визначається часом встановлення дифузійно-дрейфової рівноваги, близьким до максвелівського часу релаксації. Непостійний ефект Дембера, що викликаний імпульсним освітленням, використовується для генерації терагерцового випромінювання[1][2][3]. Найбільш сильний ефект Дембера спостерігається в напівпровідниках з вузькою забороненою зоною і високою рухливістю електронів, наприклад в InAs, InSb .

Фізика явища

При освітлюванні поверхні напівпровідника світлом з довжиною хвилі, яка лежить в області власного поглинання, утворення нерівноважних електронів і дірок відбувається в основному поблизу цієї поверхні. Виниклі електрони і дірки дифундують з області більш освітлюваної в більш затемнену. Коефіцієнт дифузії у електронів більший, ніж у дірок, тому електрони швидше поширюються від освітленого місця. Просторове розділення зарядів призводить до виникнення електричного поля, яке спрямоване від поверхні в глиб кристала. Це поле тягне повільну хмару дірок і уповільнює швидку хмару електронів. В результаті між освітленими і неосвітленими точками зразка виникає ЕРС, яка отримала назву ЕРС Дембера.

Математика

Величина ЕРС Дембера за відсутності пасток і без обліку поверхневої рекомбінації визначається формулою:

$\ U=-{\frac {D_{n}-D_{p}}{\mu _{n}+\mu _{p}}}\int \limits _{0}^{l}{\frac {d\sigma }{\sigma }}$ ,

де $\ D_{n}$ — коефіцієнт дифузії електронів, $\ D_{p}$ — коефіцієнт дифузії дірок, $\ \mu _{n}$ — рухливість електронів, $\ \mu _{p}$ — рухливість дірок, $\ l$ — відстань від поверхні, що освітлюється до місця, де вже немає нерівноважних носіїв.

ввівши позначення $\ b={\frac {\mu _{n}}{\mu _{p}}}$ , враховуючи співвідношення Ейнштейна $\ eD_{n,p}=\mu _{n,p}k_{B}T$ і беручи інтеграл, одержимо

$\ U={\frac {kT}{e}}{\frac {b-1}{b+1}}ln{\frac {\sigma (0)}{\sigma (l)}}$ ,

Історія

Відкрив німецький фізик X. Дембер (Н. Dember; 1931); теорію розробив Я.І.Френкель (1933), німецький фізик Г. Фреліх (1935), Е.М.Ліфшиц і Л.Д.Ландау (1936).

Поперечна ЕРС Дембера

В анізотропних кристалах, якщо освітлювана поверхня вирізана під кутом до кристалографічних осей, з'являється електричне поле $\ E{_{D}}^{\perp }$ , перпендикулярне градієнту концентрації. ЕРС між бічними гранями зразка в цьому випадку дорівнює

$\ U_{\perp }=E{_{D}}^{\perp }d$ ,

де $\ d$ — довжина освітленої частини зразка.

Примітки

M. B. Johnston, D. M. Whittaker, A. Corchia, A. G. Davies, and E. H. Linfield. // Physical Review B : journal. — 2002. — P. 165301. — Bibcode:2002PhRvB..65p5301J.
T. Dekorsy, H. Auer, H. J. Bakker, H. G. Roskos, and H. Kurz. // Physical Review B : journal. — 1996. — P. 4005. — Bibcode:1996PhRvB..53.4005D.
S. Kono et al. // Appl. Phys. B : journal. — No. 6. — P. 901.

Література

Шалимова К.В.,місце Москва,видавництво «Энергоатомиздат», 1985 рік,стр 392
відповід. ред. А. М. Прохоров, місце М., видавництво Большая Российская энциклопедия (издательство), Сов. энциклопедия, 1988 рік, стр. 704
А. Г. Роках. Фотоелектричні явища в напівпровідниках. Навчальний посібник з курсів «Фотоелектричні явища в напівпровідниках» і «Фотоелектричні явища в напівпровідниках і напівпровідникових наноструктурах»
М. В. Царьов. Генерація та реєстрація терагерцового випромінювання ультракороткими лазерними імпульсами. Навчальний посібник

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[a2-1] M. B. Johnston, D. M. Whittaker, A. Corchia, A. G. Davies, and E. H. Linfield. // Physical Review B : journal. — 2002. — P. 165301. — Bibcode:2002PhRvB..65p5301J.

[a3-2] T. Dekorsy, H. Auer, H. J. Bakker, H. G. Roskos, and H. Kurz. // Physical Review B : journal. — 1996. — P. 4005. — Bibcode:1996PhRvB..53.4005D.

[a4-3] S. Kono et al. // Appl. Phys. B : journal. — No. 6. — P. 901.