Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
Фнг. 18. Модель для объяснения отрицательного фотоэффекта.
сечениями захвата для электронов и дырок, приблизительно равными атомным размерам, т. е. IO"15 см2, в то время как уровни I характеризуются очень малыми сечениями захвата для электронов. Захваченные уровнями II дырки рекомбннируют со свободными равновесными электронами, что и приводит к уменьшению темновой концентрации пПоэтому равновесная темновая концентрация электронов уменьшается под действием света. Концентрация свободных дырок при этом увеличивается, но это увеличение слишком мало для компенсации уменьшения концентрации свободных электронов.
Отрицательный фотоэффект аналогичен инфракрасному гашению в том отношении, что небольшое уве- Рекомбинация
63
личепие концентрации неосновных носителей приводит к значительно большему уменьшению концентрации основных носителей. Интуитивное представление О ТОМ, что при освещении должна увеличиваться концентрация свободных носителей, оказывается правильным по крайней мере в отношении носителей одного знака.
Количественный анализ условий, необходимых для проявления отрицательного фотоэффекта, может быть проведен при формальном предположении о том, что в результате поглощения одного фотона появляется один дополнительный электрон на уровнях I и одна дырка на уровнях //. Таким образом, предполагается, что неравновесные дырки настолько быстро захватываются уровнями //, что можно пренебречь их вкладом в концентрацию свободных дырок. Захваченные уровнями / электроны будут термически возбуждаться в зону проводимости со скоростью
V' ехр (--1 1 ) = NcVSnf ехр (- 1 1) , (3.72)
а захваченные уровнями Il дырки будут захватывать электроны из зоны проводимости со скоростью
/ I Ec, Ef I \ /I0VSnll = NcVSnll ехр ^--^l-J. (3.73)
Для того чтобы наблюдался отрицательный фотоэффект, необходимо соблюдение следующего неравенства:
Л^„„ехр(—'-^P1) > NtVS.,ыp(-ib^li),
ИЛИ
exp(l^). ,3.74)
Это необычное, но, очевидно, выполнимое условие. Необычность его заключается в том, что уровни, расположенные выше уровня Ферми, как правило, обладают большим положительным зарядом, чем уровни, лежащие ниже уровня Ферми, и, следовательно, имеют большее сечение захвата электронов. ЛИТЕРАТУРА')
1. Broser 1., Warminsky R., Ann. Phys., 16, 361 (1955).
2. B,ube R- H. в книге Photoconductivity Conference (Brecken-
ridge R G., Russell В. R., Hahn E. E., eds.), New York — London, 1954, p. 575.
3. Bube R. H, Journ. Phys. Cliem. Solids, 1, 234 (1956).
4. JJiibe R. H., Photoconductivity (Levinstein H, ed), London.
' 1962, p. 173.
5. Bube R. H., Solid State Physics, Vol. II (Seitz F., Turn-
bull D.. eds.) New York, 1962 6 De Vo re H. B., RCA Rev, 20, 79 (1959).
7. F о r g її e S. V., Goodrich R. R1Cope A. D., RCA Rev.,
12, 335 (1951).
8. Klasens H. A.. Journ. Phys Cbem. Solids. 7, 175 (1958).
9. M a n у A., Bray R., Progress in Semiconductors, Vol. Ill
(Gibson A. F., Aigrain P.. Burgess R E., eds.), London. 1958.
IO Niekiscb E. A., Ann. Phys.. 15, 279 (1955). II. N і ek і sch E. A.. Zs Phys. Chem., 217, |10 (1961). 12 Rose A., RCA Rev., 12, 362 (1951).
13. Rose А., в книге Photoconductivity Conference (Breckenrid-
ge R. G., Russell B R., Hahn E. E., eds.), New York— London, 1954, p 3.
14. Rose A., Phys. Rev., 97, 322 (1955}. (См. перевод в сбор-
пике «Проблемы физики полупроводников». 1957. стр 130.)
15. Rose A.. Progress in Semiconductors. Vol. Il (Gibson A. F.,
Aigrafn P., Burgess R. E., eds), London. 1957. p. HI.
16. Schon M.. Tech. Wiss. Abh. Osram, 6, 49 (1953).
17. Shockley W.. Read W. T, Phys. Rev.. 87, 835 (1952)
18. Smith R. W., RCA Rev., 12, 350 (1951).
19. Slockma n n F.. Zs. Phys., 143, 348 (1955).
20. Weimer P K.. Cope A. D.. RCA Rev.. 12, 314 (1951).
21. ShockleyW.. Proc. IRE. 46, 973 (1958).
22*. Волькенштейи Ф. Ф., Электропроводность полупро-
водннкоa, М. — Л., 1947. стр, 340. 23*. Жузе В. П.. Рывкин С. M., ДАН СССР. 68, 673 (1949). 24*. Жузе В. П., Рывкин С. M., ЖЭТФ, 20, 152 (1950)
') Литература, добавленная редактором перевода, отмечена звездочкой (*), ТОКИ, ОГРАНИЧЕННЫЕ ОБЪЕМНЫМ ЗАРЯДОМ
В гл. 3 мы ограничились вычислением концентрации генерируемых светом носителей, полагая, что фо-тоток может быть легко получен, исходя из элементарных представлений о проводимости и закона Ома. Такое предположение подтверждается большим числом измерений, проведенных в обычных условиях. Однако при достаточно высоких напряжениях, которые количественно определены в гл. 5, ток уже не подчиняется закону Ома и не определяется плотностью носителей, которая существовала до приложения напряжения. Токи при этих высоких напряжениях являются токами, ограниченными объемным зарядом, возникающим вследствие инжекции носителей одним из электродов.
В этой главе мы пренебрегаем наличием тепловых и созданных светом носителей, существующих до приложения поля, и рассматриваем только вопрос о поведении токов, ограниченных объемным зарядом, в реальном изоляторе. Взаимодействие между токами, ограниченными объемным зарядом, и омическими токами рассматривается в гл. 5. Хотя изложение ведется в применении к электронным токам, все выводы справедливы и для дырочных токов.
