Меню Главная Случайная статья Настройки Эффект Дембера Материал из https://ru.wikipedia.org Эффект Дембера — явление в физике полупроводников, состоящее в возникновении электрического поля и ЭДС в однородном полупроводнике при его неравномерном освещении за счёт разницы подвижностей электронов и дырок. Время установления стационарного значения ЭДС Дембера при постоянном освещении определяется временем установления диффузионно-дрейфового равновесия, близким к максвелловскому времени релаксации. Нестационарный эффект Дембера, вызываемый импульсным освещением, используется для генерации терагерцового излучения[1][2][3]. Наиболее сильный эффект Дембера наблюдается в полупроводниках с узкой запрещенной зоной и высокой подвижностью электронов, например в InAs и InSb. Содержание 1 Физика явления 2 Математика 3 История 4 Поперечная ЭДС Дембера 5 Примечания 6 Литература Физика явления При освещении поверхности полупроводника светом с длиной волны, лежащей в области собственного поглощения, образование неравновесных электронов и дырок происходит в основном вблизи этой поверхности. Возникшие электроны и дырки диффундируют из области более освещаемой в более затемнённую. Коэффициент диффузии у электронов больше, чем у дырок, поэтому электроны быстрее распространяются от освещённого места. Пространственное разделение зарядов приводит к возникновению электрического поля, направленного от поверхности в глубь кристалла. Это поле тянет медленное облако дырок и замедляет быстрое облако электронов. В результате между освещённой и неосвещённой точками образца возникает ЭДС, получившая название ЭДС Дембера. Математика Величина ЭДС Дембера в отсутствие ловушек и без учёта поверхностной рекомбинации определяется формулой: ${\displaystyle \ U=-{\frac {D_{n}-D_{p}}{\mu _{n}+\mu _{p}}}\int \limits _{0}^{l}{\frac {d\sigma }{\sigma }}}$, где ${\displaystyle \ D_{n}}$ — коэффициент диффузии электронов, ${\displaystyle \ D_{p}}$ — коэффициент диффузии дырок, ${\displaystyle \ \mu _{n}}$ — подвижность электронов, ${\displaystyle \ \mu _{p}}$ — подвижность дырок, ${\displaystyle \ l}$ — расстояние от освещаемой поверхности до места, где уже нет неравновесных носителей. Используя обозначение ${\displaystyle \ b={\frac {\mu _{n}}{\mu _{p}}}}$ и соотношение Эйнштейна ${\displaystyle \ eD_{n,p}=\mu _{n,p}k_{B}T}$, можно взять интеграл по ${\displaystyle \ l}$, чтобы получить окончательное выражение для ЭДС: ${\displaystyle \ U={\frac {kT}{e}}{\frac {b-1}{b+1}}ln{\frac {\sigma (0)}{\sigma (l)}}}$. История Открыт немецким физиком X. Дембером (Н. Dember; 1931); теория разработана Я. И. Френкелем (1933), немецким физиком Г. Фрёлихом (1935), Е. М. Лифшицем и Л. Д. Ландау (1936). Поперечная ЭДС Дембера В анизотропных кристаллах, если освещаемая поверхность вырезана под углом к кристаллографическим осям, появляется электрическое поле ${\displaystyle \ E{_{D}}^{\perp }}$, перпендикулярное градиенту концентрации. ЭДС между боковыми гранями образца в этом случае равна ${\displaystyle \ U_{\perp }=E{_{D}}^{\perp }d}$, где ${\displaystyle \ d}$ — длина освещённой части образца. Примечания M. B. Johnston, D. M. Whittaker, A. Corchia, A. G. Davies, and E. H. Linfield. Simulation of terahertz generation at semiconductor surfaces (англ.) // Physical Review B : journal. — 2002. — Vol. 65. — P. 165301. — doi:10.1103/PhysRevB.65.165301. — . T. Dekorsy, H. Auer, H. J. Bakker, H. G. Roskos, and H. Kurz. THz electromagnetic emission by coherent infrared-active phonons (англ.) // Physical Review B : journal. — 1996. — Vol. 53. — P. 4005. — doi:10.1103/PhysRevB.53.4005. — . S. Kono et al. Temperature dependence of terahertz radiation from n-type InSb and n-type InAs surfaces (англ.) // Appl. Phys. B[англ.] : journal. — Vol. 71, no. 6. — P. 901. — doi:10.1007/s003400000455. Литература Шалимова К.В. Физика полупроводников. — Москва: «Энергоатомиздат», 1985. — 392 с. А.Г. Роках. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Учебное пособие по курсам «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» и «Фотоэлектрические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах» М.В. Царев. Генерация и регистрация терагерцового излучения ультракороткими лазерными импульсами. Учебное пособие