Dember efekt

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. července 2019; kontroly vyžadují 5 úprav .

Demberův jev je jev ve fyzice polovodičů , který spočívá ve výskytu elektrického pole a EMF v homogenním polovodiči s nerovnoměrným osvětlením kvůli rozdílu v pohyblivosti elektronů a děr.

Doba pro ustavení stacionární hodnoty Dember emf při konstantním osvětlení je určena dobou pro ustavení rovnováhy difuze-drift, která je blízká Maxwellovské relaxační době. Nestacionární Demberův efekt způsobený pulzním osvětlením se využívá ke generování terahertzového záření [1] [2] [3] . Nejsilnější Demberův efekt je pozorován u polovodičů s úzkým bandgapem a vysokou pohyblivostí elektronů, jako jsou InAs a InSb .

Fyzika jevu

Když je povrch polovodiče osvětlen světlem s vlnovou délkou ležící v oblasti vlastní absorpce, dochází k tvorbě nerovnovážných elektronů a děr hlavně v blízkosti tohoto povrchu. Vzniklé elektrony a díry difundují z více osvětlené oblasti do té tmavší. Difúzní koeficient elektronů je větší než u děr, takže se elektrony šíří rychleji z osvětleného místa. Prostorové oddělení nábojů vede ke vzniku elektrického pole nasměrovaného z povrchu do nitra krystalu. Toto pole stahuje pomalý oblak děr a zpomaluje rychlý oblak elektronů. Výsledkem je, že mezi osvětlenými a neosvětlenými body vzorku vzniká EMF, které se nazývá Dember EMF.

Matematika

Hodnota Dember emf v nepřítomnosti pastí a bez zohlednění povrchové rekombinace je určena vzorcem:

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

kde je koeficient difúze elektronů, je koeficient difúze díry, je pohyblivost elektronů, je pohyblivost díry, je vzdálenost od osvětleného povrchu k místu, kde již nejsou nerovnovážné nosiče. $\D_{{n}}$ $\D_{{p}}$ $\ \mu _{{n}}$ $\ \mu _{{p}}$ $\ l$

Pomocí Einsteinova zápisu a vztahu lze převzít integrál a získat konečný výraz pro EMF: ${\displaystyle \ b={\frac {\mu _{n)){\mu _{p))))$ $\ eD_{n,p}=\mu _{n,p}k_{B}T$ $\ l$

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

Historie

Otevřel německý fyzik X. Dember (N. Dember; 1931); teorii vypracovali Ya. I. Frenkel (1933), německý fyzik G. Froelich (1935), E. M. Lifshitz a L. D. Landau (1936).

Příčný emf Dember

V anizotropních krystalech, pokud je osvětlený povrch řezán pod úhlem ke krystalografickým osám, objeví se elektrické pole , které je kolmé na koncentrační gradient. Emf mezi bočními plochami vzorku je v tomto případě rovna ${\displaystyle \ E{_{D))^{\perp ))$

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

kde je délka osvětlené části vzorku. $\d$

Poznámky

↑ M. B. Johnston, D. M. Whittaker, A. Corchia, A. G. Davies a E. H. Linfield. Simulace generování terahertzů na površích polovodičů (anglicky) // Physical Review B : journal. - 2002. - Sv. 65 . — S. 165301 . - doi : 10.1103/PhysRevB.65.165301 . - .
↑ T. Dekorsy, H. Auer, H. J. Bakker, H. G. Roskos a H. Kurz. THz elektromagnetické vyzařování koherentními infračerveně aktivními fonony (anglicky) // Physical Review B : journal. - 1996. - Sv. 53 . — S. 4005 . - doi : 10.1103/PhysRevB.53.4005 . — .
↑ S. Kono a kol. Teplotní závislost terahertzového záření z n-typu InSb a n-typu InAs povrchů // Appl . Phys. B : deník. — Sv. 71 , č. 6 . — S. 901 . - doi : 10.1007/s003400000455 .

Literatura

Shalimová K.V. Fyzika polovodičů. - Moskva: "Energoatomizdat", 1985. - 392 s.
Fyzická encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Sov. encyklopedie , 1988. - svazek 1: Aharonov-Bohmův efekt - Dlouhé linie. - 704 s.
A.G. Rocky. Fotoelektrické jevy v polovodičích. Učebnice pro předměty "Fotoelektrické jevy v polovodičích" a "Fotoelektrické jevy v polovodičích a polovodičových nanostrukturách"
M.V. carev. Generování a detekce terahertzového záření ultrakrátkými laserovými pulzy. Tutorial