Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
фотопроводимости, с первого взгляда неочевидно, так как при таком
процессе не возникает никаких дополнительных носителей заряда. Однако
фотопроводимость в этом случае обусловлена различием в подвижностях
легких и тяжелых дырок3'. Гибсон и Мэггс [109] дали теоретический анализ
этого эффекта и получили очень хорошее согласие со своими
экспериментальными результатами. Время релаксации внутризонной
фотопроводимости очень мало, поэтому считается, что на ее основе могут
быть созданы сверхбыстродействующие приемники ИК-излучения.
См., например, [54]. г> Виутризонную фотопроводимость в германии p-типа
при возбуждении 10-микронным излучением ранее наблюдали С. М. Рыбкин и
др. [Письма в ЖЭТФ-- 1969, г., т. 10, с. 470].- Прим. ред.
3> Механизм внутризонной фотопроводимости в германии p-типа оказался,
однако, более сложным. Фотопроводимость чаще всего имеет отрицательный
знак, то есть при облучении происходит уменьшение проводимости образца, а
не увеличение, как это следовало из первоначальных простых соображений.
Образующиеся при внутризоииом поглощении излучения легкие дырки в
стационарных условиях дают весьма малый вклад в изменение проводимости,
так как они очень быстро переходят в зону тяжелых дырок, вызывая тем
самым разогревание последних. Изменение подвижности горячих тяжелых дырок
и дает основной вклад во виутризонную фотопроводимость (р-
фотопроводимость).- Прим. ред.
392
10. Оптические и высокочастотные явления
10.10. Диффузионная фото-э.д.с.
Когда коэффициент поглощения а не мал по сравнению с 1/d, вследствие
неоднородного распределения избыточных неосновных носителей заряда должен
возникать диффузионный ток. Если, как обычно, коэффициенты диффузии
электронов и дырок различны, то из условия равенства нулю составляющей
полного тока в направлении нормали к освещенной поверхности следует, что
должно существовать электрическое поле, перпендикулярное этой
поверхности. Плотность тока /х определяется уравнением
ix = e(nb + р) iibSx + e(b~l)Dhd-^. (10.148)
Полагая /х=0 и используя соотношение Эйнштейна, получаем
*--(") ят-Рж- <10149>
если Ар<ф10. Таким образом,- разность потенциалов Kt между осве-
щенной и темной гранями равна
у'3(т) ¦ <10Л50>
При условии ad^>l и d^>L из выражения (10.145) получим /кТ\ r\IaLTv (1
Rs) (b 1)
V e J (nJ>+pb)(L + ^){\+aL)'
и если обозначить разность потенциалов при очень больших значениях а
через Ktoo, то
I^r)- <10152>
Явление, которое мы здесь рассмотрели, известно как эффект Дем-бера, а
разность потенциалов Kt носит название диффузионной фото-э. д. с. или
фото-э. д. с. Дембера.
Vt = Vtm (-
10.11. Фотоэлектромагнитный эффект
Если пластинка полупроводника освещается с одной стороны излучением,
несколько более коротковолновым, чем излучение, соответствующее краю
собственного поглощения, то из-за высокой величины коэффициента
поглощения (а~104 см-1) электроннодырочные пары образуются главным
образом вблизи поверхности. Эти носители заряда диффундируют в глубь
образца, и если теперь создано магнитное поле, направленное параллельно
освещаемой поверхности, то носители заряда разного знака будут стремиться
Ю. Оптические и высокочастотные явления
393
дрейфовать к противоположным сторонам образца поперек направления
магнитного поля. Это вызовет появление фото-э. д. с., величина которой в
случае не очень сильных полей пропорциональна величине магнитного поля.
Такое явление, известное как фото-электромагнитный эффект, впервые
наблюдали в Си20 Кикоин и Носков [110] и теоретически рассмотрел Френкель
[111]. Позже фо-тоэлектромагнитный эффект изучался в чистых
монокристаллах Ge и других материалах и.
Если параллельно освещаемой поверхности (ось г) направить магнитное поле,
то в плоскости образца вдоль оси у, перпендикулярной
направлению поля, потечет ток. Дырочный и электронный
токи jby, jey определяются уравнениями (см. разд. 5.2.2)
К-нЫ.+Вк,). (Ю163)
ley Ре В]ех),
если рьВ<^1, где В - магнитная индукция, а }Ьх и jex-дырочный и
электронный токи, перпендикулярные освещаемой поверхности. Как следует из
разд. 10.10, jex=-}Ьх и, таким образом,
k = (Ю.154)
Подставляя из уравнения (10.149) величину <ВХ, получаем для дырочного
тока
ibx=~eDd-?, (10.155)
где D - коэффициент амбиполярной диффузии.
В некоторых ранних работах, посвященных фотоэлектромагнит-иому эффекту,
электрическое поле в направлении оси у, обусловливающее
фотоэлектромагнитную э. д. с. в разомкнутой цепи, получали из условия
/ь"+/е"=0. Однако Русбрек [114] показал 21, что это условие некорректно,
так как при постоянном В имеем rot <?=0. Поскольку предполагается, что
d<BJdy = 0, то dS,Jdx тоже должно быть равно нулю. Для определения <BV
необходимо воспользоваться условием равенства нулю полного тока в
направлении оси у. Это условие можно представить в виде
d
5 Uty "Ь /hy) dx = 0. (10.156)
о
*> См., например, [112, 113], *> См. также [115].
394
10. Оптические и высокочастотные явления
Если Д/?<Л0 ИЛИ Pq, ТО
