Dember effekt

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 17 juli 2019; kontroller kräver 5 redigeringar .

Dember-effekten är ett fenomen inom halvledarfysik , som består av uppkomsten av ett elektriskt fält och EMF i en homogen halvledare med ojämn belysning på grund av skillnaden i rörligheten hos elektroner och hål.

Tiden för fastställande av det stationära värdet av Dember emk under konstant belysning bestäms av tiden för att etablera diffusionsdriftjämvikten, som är nära den Maxwellska relaxationstiden. Den icke-stationära Dember-effekten som orsakas av pulserad belysning används för att generera terahertzstrålning [1] [2] [3] . Den starkaste Dember-effekten observeras i halvledare med ett smalt bandgap och hög elektronrörlighet, såsom InAs och InSb .

Fenomenets fysik

När ytan av en halvledare belyses med ljus med en våglängd som ligger i området för inre absorption, sker bildningen av icke-jämviktselektroner och hål huvudsakligen nära denna yta. De resulterande elektronerna och hålen diffunderar från det mer upplysta området till det mörkare. Diffusionskoefficienten för elektroner är större än den för hål, så elektroner fortplantar sig snabbare från en upplyst plats. Den rumsliga separationen av laddningar leder till uppkomsten av ett elektriskt fält riktat från ytan in i kristallens inre. Detta fält drar det långsamma molnet av hål och saktar ner det snabba molnet av elektroner. Som ett resultat uppstår en EMF mellan de upplysta och obelysta punkterna i provet, vilket kallas Dember EMF.

Matematik

Värdet på Dember emf i frånvaro av fällor och utan att ta hänsyn till ytrekombination bestäms av formeln:

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

var är elektrondiffusionskoefficienten, är hålets diffusionskoefficient, är elektronrörligheten, är hålets rörlighet, är avståndet från den upplysta ytan till den plats där det inte längre finns icke-jämviktsbärare. $\D_{{n}}$ $\D_{{p}}$ $\ \mu _{{n}}$ $\ \mu _{{p}}$ $\ l$

Med hjälp av Einsteins notation och relation kan man ta integralen över för att få det slutliga uttrycket för EMF: ${\displaystyle \ b={\frac {\mu _{n)){\mu _{p)))))$ $\ eD_{n,p}=\mu _{n,p}k_{B}T$ $\ l$

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

Historik

Öppnad av den tyske fysikern X. Dember (N. Dember; 1931); teorin utvecklades av Ya. I. Frenkel (1933), den tyske fysikern G. Froelich (1935), E. M. Lifshitz och L. D. Landau (1936).

Tvärgående emk av Dember

I anisotropa kristaller, om den belysta ytan skärs i en vinkel mot de kristallografiska axlarna, uppstår ett elektriskt fält som är vinkelrätt mot koncentrationsgradienten. Emf mellan provets sidoytor är i detta fall lika med ${\displaystyle \ E{_{D))^{\perp ))$

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

var är längden på den upplysta delen av provet. $\d$

Anteckningar

↑ M.B. Johnston, D.M. Whittaker, A. Corchia, A.G. Davies och E.H. Linfield. Simulering av terahertzgenerering vid halvledarytor (engelska) // Physical Review B : journal. - 2002. - Vol. 65 . — S. 165301 . - doi : 10.1103/PhysRevB.65.165301 . - .
↑ T. Dekorsy, H. Auer, H. J. Bakker, H. G. Roskos och H. Kurz. THz elektromagnetisk emission av koherenta infrarödaktiva fononer (engelska) // Physical Review B : journal. - 1996. - Vol. 53 . — S. 4005 . - doi : 10.1103/PhysRevB.53.4005 . — .
↑ S. Kono et al. Temperaturberoende av terahertzstrålning från n-typ InSb och n-typ InAs-ytor // Appl . Phys. B : journal. — Vol. 71 , nr. 6 . — S. 901 . - doi : 10.1007/s003400000455 .

Litteratur

Shalimova K.V. Halvledares fysik. - Moskva: "Energoatomizdat", 1985. - 392 s.
Physical Encyclopedia / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Sov. encyclopedia , 1988. - Vol 1: Aharonov-Bohm-effekten - Långa rader. - 704 sid.
A.G. Klippig. Fotoelektriska fenomen i halvledare. Lärobok för kurserna "Fotoelektriska fenomen i halvledare" och "Fotoelektriska fenomen i halvledare och halvledarnanostrukturer"
M.V. Tsarev. Generering och detektering av terahertzstrålning med ultrakorta laserpulser. Handledning