Photoconductivity (фотопроводящи ефект) - за промяна на проводимостта на средата, поради действието на е - Mag. радиация. Произнесени в полупроводници и диелектрици. Първо наблюдава W. Smith (W. Smith, 1873) в аморфна Si (см. И изцъклени аморфни полупроводници). F. възниква поради промяна или концентрацията на зареждане на носител (п о н е н т р а и О N I F) или тяхната мобилност под влиянието на излъчване (вж. Подвижността на носители на заряд). В зависимост от механизма на абсорбция на радиация разграничи VF от около В до Е в NN у т, т р и м е в у п ф и п Y и Z т р о п у п у.
Собствена и примеси проводимост. В основата на неговата собствена. и примеси F. се крие в него. фотоелектричния ефект. т. е. да избират. генериране двойки електрони - отвор (със собствен FA) или носител акция photodetachment изисква. примес център (когато примес F). Генериран на вътр. фотоефект нарича свободните носители такса. е от п о и и т е л и м и.
Промяна на удара. и еднакво проводимост полупроводникови е равна на радиация
където Данаил. Dp - промяна проводимост електрон концентрация (п) и отвори (р), млн. тр са им мобилност. Количествата Dn. Dp определя от квантов добив Y вътр. фотоефект, т. е. броят на генерираните електрон-дупка двойки (с неговия. F) или броя на носителите генерирани (когато примес F) при изчисляването на една абсорбира фотон, и живота на photocarriers (преди тяхното рекомбинация или захващане на примеси центрове) , Ако F. (на място) определя на мобилността на photocarriers двете табели, и тя се нарича б н л ъ п о ия а. В случаите, когато генерираните photocarriers въпреки че и двете табели, но photocarriers от същия тип имат незначителен мобилност и живот, както и тези примеси F. photocarriers генерира, когато само един знак, наречен ФА. т о н о р а л и р о п-ти.
Тъй като фотон инерция обикновено е незначителен в сравнение с инерцията на електрона, изискването едновременно. закона за запазване на енергията и инерция кара електроните, които преходи, включващи само един фотон е възможно само между държавите в импулс-ryh електрони практически едни и същи ( "прави" или "вертикални" преходи). Въпреки това, тази забрана може да бъде прекъснато поради взаимодействието на електрони или дупки с фонони. Това води до "косвени" преходи с промените в енергийната, така и скорост на електрона и на емисиите фонон или поглъщане .Issledovaniya F. В зависимост от H W на фотонна енергия позволяват на своите минути. енергия, което води до по-F. определи energetich. разликата между нивата или зони (вж. полупроводници).
Intraband photoconductivity е свързано с промяна на мобилността на таксата превозвачи по тяхно преразпределение energetich. посочва, в резултат на усвояването на радиация. Чрез процесите индуцирана intraband Е. включва: Opt. преходи на носители на заряд в рамките на една група, притежавани до възможни чрез разсейване на носителите на примесите и фононите (виж разсейване на носители на заряд в твърдо вещество.); Оптически права. преходи между суб-ленти дупка банда в р-тип полупроводници ( "леки" и "тежки" дупка лента теория см ;.) преходите между поддиапазоните в полупроводникови структури (виж квантовите ефекти размер.) .Vnutri-бандов FM първи наблюдава Мос и Hawkins (1960) на стр -Ge (преходи между подленти на дупки) и преобръщане ГС (1961) в п -InSb (абсорбция intraband).
Когато intraband ФА може да се промени, тъй като мобилността на превозвачите, притежавани до директно погълната, както и всички превозвачи такса, поради преразпределение на абсорбираната енергия се дължи на електрон-електрон разсейване. Като правило, решаващата роля на втория процес. Ако по време на мощност преразпределение е малък в сравнение с релаксационно време Т на енергийни носители, на AF може да се третира като резултат от промени в скоростта RY Tn газ носител при абсорбция на радиация. В този случай, Знак г м / DTN и Ds може да бъде или положителен или отрицателен. Влезте Ds се определя като знак, промяна на темпото е-Ри DTE. Обикновено DTE> 0, обаче, е възможно да се охлади газът от абсорбция на светлина. Охлаждането се случи, например. р -Ge в Оптически. преминаване дупки на подзона "тежки" отвори в подзона на "леки" и бързото разсейване на енергията "леки" дупки в опт. фонони. С промяната в промените на фотонна енергия подпише и Ds intraband F. колебае, промяна знак.
"охлаждане" photocarriers. Ако носители са генерирани чрез светлинна енергия по-голяма от ширината на забранено лента на полупроводника, като т. Н. Горещи превозвачи могат да спестят енергия създаване на комплемента. Електрон дупки двойки; Получената Y> 1 (фиг. 1). Media дължина на пътя в този случай зависи от това и варира от няколко. нм при 1 пМ в до няколко. десетки нанометра в КЕВ (транзитно време тон
10 -14 ° С). Когато DOS. механизъм за загуба на енергия - разсейването на фотони. Когато излишната енергия Opt. фононни превозвачи губят енергия чрез последователно. Оптически емисии. фонони. Най-характерното време на техния план topt
10 -13 ° С. След остатъчната енергия на носителите е по-нататъшното им "охлаждане" се осъществява чрез излъчване на акустични. фотони, или в резултат на електрон-електрон сблъсъци. Съответните времето за релаксация в мултиплейър енергия. Topty порядъци по-голяма (вж. Топли електрони).
Фиг. 1. Зависимостта на квантовата ефективност на Ge в energiifotonov Y.
Остатъчен енергия от превозвачите, бързо излъчила максималната възможна номер (Nmax) опт. фонони е Тя варира между 0 и в зависимост от (2p / ч) w В леко легирани полупроводници ЕФР. гореща мобилност на photocarriers зависи обаче Ds колебае като р-ТА с честота W. В силно легирани първи полупроводникови енергията се пренася не високоговорителя. фонони и газови носители; в зависимост от предадена енергия варира ср подвижност носител. Това също води до колебания Yam Ds с честота w
Обхват на photocarriers. Поради квантов добив на фотонна енергия Y (фиг. 1), спектърът се различава от спектъра Е. Оптически. абсорбционни кристали. Разликата също произтича от факта, че процесът на "охлаждане" на photocarriers не е мигновен затова част от тяхната енергия може да бъде значително по-голяма от енергията на равновесие при дадена скорост-D кристал. Приносът на тези "горещи" photocarriers в AF зависи от съотношението между времето за енергийна релаксация и продължителност на носител, както и първоначален. photocarriers енергия. Кривите на Фиг. 2 и фиг. 3-ясно се проявява рязък спад дълговълнова F. Чрез своята позиция може да се определи ширината на забранената лента
Фиг. 2. разпределението на спектъра на вътрешна photoconductivity в Ge.
Ds зависимост от интензивността на излъчване. Анизотропията на photoconductivity. Обикновено при ниски интензитети И. Е. радиация е пропорционална на т. Е. Промяна тензор на проводимостта е Dsij билинейна р-ТА електрически компонент. радиация поле вектор Ek (К = X, Y Z.): Dsij = gijkl Ek El. Тензор на 4-ти ранг gijkl обади. тензор F. Той определя не само стойността на уведомленията, но анизотропия.
F. анизотропна дори в среда с изотропна статично. Оптически и проводимост. проницаемост. Това се проявява себе си в зависимост Е. произтичаща от действието на поляризирана радиация, ориентацията на поляризация равнина на светлина по отношение на кристалографски-функции. оси, както и във външния вид на напречна електрически. поле и странично фотоволтаични между страничните контакти извадката. Един от възможните механизми на анизотропна фотоелектрически. ефекти на анизотропия е quasimomenta разпределение фотоелектронна генерирани от поляризирана радиация. Анизотропното fotoedektrich. ефекти в изотропни медии определя описани. тензорни компоненти gijkl.
Фиг. 3. спектралното разпределение на проводимост в примес Ge, Cu-свързани онечиствания.
Инерцията на photoconductivity се определя Naib. време кинетичната релаксация. процеси, които се определят от Е. Обикновено това време на photocarriers живот, а в случай на intraband F.- път или разсейване на енергия по време на intersubband релаксация. време Животът на photocarriers намалява с увеличаване на концентрацията на рекомбинация налното центрове (или вълнуващи центровете за примес), но това не може да бъде по-малък от времето на енергия отдих в един и същи материал.
ФА трябва да се разграничава от bolometrich. ефект - промяната на проводимост чрез загряване на полупроводникови радиация, когато еднакво повишена Т как електронната подсистема и фононите подсистемата; За разлика от Е. инерцията bolometrich. ефект се определя от скоростта топлопреносната термостата teploprovodnostyu- (вж. болометър).
В някои материали при ниска скорост на времето на релаксация ма-AF е толкова голямо, че радиационно-индуцирана промяна в проводимостта Ds не пада значително с течение на времето (з а м на грам д г о п п а и F). Има два DOS. Механизмът на замразени Е. Първият се отнася до разделянето на не-равновесни носители вътр. Електротехника. хомогенностите полета. По този начин за рекомбинация изисква преодоляване на високата сила на действие. бариера, което води до експоненциално нарастване на живот на nonequilibrium носители. F. Замразени от типа, често се срещат в съединенията А II B VI. Вторият механизъм е свързан с присъствието на центрове, които взаимодействат силно с кристален. барове. Заснемане на медии, на които се нуждаят от преструктуриране решетка и поради извършвани ненормално бавен. Примери за такива центрове е г. Н. DX центрове в твърди разтвори ALX GA1-Х, в резултат на замразени F. хетероструктури в GaAs-ALX GA1-Х. Феноменът на замразени F. Оптически може да се използва в системи. памет, но и играе по-ritsat. роля, което води до временни характеристики нестабилност полупроводникови.
Аномални photoconductivity. В някои случаи, AF стойност е независим от интензивността на емисиите (в стационарния осветление), и зависи само от неговата спектрален състав. Такова неподходящо VF първи открит в филми от аморфен силиций (след накисване в двойки Hg) при 1961 Е. Максимална съответствие с растежни скоростта Ry л увеличава и при Т> 180 К анормален AF изчезва, което вероятно се дължи на присъствието на задържащото центрове или хетерогенност на проводимост. Въз основа на аномални F. да създадете цветни детектори и елементи на паметта.
F. феномен базирани операционни чувствителни полупроводникови радиационни приемници (вж. Фоторезистор).
Lit:. J. Tautz Фото и термоелектрически явления в полупроводници, транс. с chesh. М. 1962; Ривкин SM фотоелектрически явления в полупроводници, М. 1963; Moss Т. S. Hawkins Т. D. N. Interband photoconductivity в германий, "Proc. Phys. Soc.", 1960, с. 76, стр. 565; Rollin Б. В. Определяне на mm и под-милиметрови вълни радиация от свободен абсорбция носител в полупроводник, "Proc. Phys. Soc.", 1961, с. 77, стр. 1102; Photoconductivity. Сб Чл. на. от английски език. М. 1967 Sheinkman MK Chic AJ Long релаксация и остатъчен проводимост в полупроводници, "FTP", 1976, Vol. 10, стр. 209; Korsun MI Аномални photoconductivity и спектрална памет в полупроводникови системи, М. 1978.
EV Beregulin, SD Ganichev S. Kogan, A. J. Schick, I. Shlimak.
Свързани статии