Ефект Дембера

Шаблон:UniboxЕфект Дембера — явище в фізиці напівпровідників, яке складається з виникнення електричного поля і ЕРС в однорідному напівпровіднику при його нерівномірному освітленні за рахунок різниці рухливості електронів і дірок. Час встановлення постійного значення ЕРС Дембера при постійному освітленні визначається часом встановлення дифузійно-дрейфової рівноваги, близьким до максвелівського часу релаксації. Непостійний ефект Дембера, що викликаний імпульсним освітленням, використовується для генерації терагерцового випромінювання. Найбільш сильний ефект Дембера спостерігається в напівпровідниках з вузькою забороненою зоною і високою рухливістю електронів, наприклад в InAs, InSb .

Фізика явища

При освітлюванні поверхні напівпровідника світлом з довжиною хвилі, яка лежить в області власного поглинання, утворення нерівноважних електронів і дірок відбувається в основному поблизу цієї поверхні. Виниклі електрони і дірки дифундують з області більш освітлюваної в більш затемнену. Коефіцієнт дифузії у електронів більший, ніж у дірок, тому електрони швидше поширюються від освітленого місця. Просторове розділення зарядів призводить до виникнення електричного поля, яке спрямоване від поверхні в глиб кристала. Це поле тягне повільну хмару дірок і уповільнює швидку хмару електронів. В результаті між освітленими і неосвітленими точками зразка виникає ЕРС, яка отримала назву ЕРС Дембера.

Математика

Величина ЕРС Дембера за відсутності пасток і без обліку поверхневої рекомбінації визначається формулою:

$U=-\frac{D_n-D_p}{{\mu }_n+{\mu }_p}\underset{0}{\overset{l}{\int }}\frac{d\sigma }{\sigma }$ ,

де $D_n$ — коефіцієнт дифузії електронів, $D_p$ — коефіцієнт дифузії дірок, ${\mu }_n$ — рухливість електронів, ${\mu }_p$ — рухливість дірок, $l$ — відстань від поверхні, що освітлюється до місця, де вже немає нерівноважних носіїв.

ввівши позначення $b=\frac{{\mu }_n}{{\mu }_p}$, враховуючи співвідношення Ейнштейна $e{D}_{n,p}={\mu }_{n,p}{k}_{B}T$ і беручи інтеграл, одержимо

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

Історія

Відкрив німецький фізик X. Дембер (Н. Dember; 1931); теорію розробив Я.І.Френкель (1933), німецький фізик Г. Фреліх (1935), Е.М.Ліфшиц і Л.Д.Ландау (1936).

Поперечна ЕРС Дембера

В анізотропних кристалах, якщо освітлювана поверхня вирізана під кутом до кристалографічних осей, з'являється електричне поле $E{{}_D}^{\perp }$, перпендикулярне градієнту концентрації. ЕРС між бічними гранями зразка в цьому випадку дорівнює

$U_{\perp }=E{{}_D}^{\perp }d$ ,

де $d$ — довжина освітленої частини зразка.

Література

• Шалимова К.В.,місце Москва,видавництво «Энергоатомиздат», 1985 рік,стр 392
• відповід. ред. А. М. Прохоров, місце М., видавництво Большая Российская энциклопедия (издательство), Сов. энциклопедия, 1988 рік, стр. 704
• А. Шаблон:Webarchive Г. Шаблон:Webarchive Роках. Шаблон:Webarchive Фотоелектричні явища в напівпровідниках. Шаблон:Webarchive Навчальний посібник з курсів «Фотоелектричні явища в напівпровідниках» і «Фотоелектричні явища в напівпровідниках і напівпровідникових наноструктурах» Шаблон:Webarchive
• М. Шаблон:Webarchive В. Шаблон:Webarchive Царьов. Шаблон:Webarchive Генерація та реєстрація терагерцового випромінювання ультракороткими лазерними імпульсами. Шаблон:Webarchive Навчальний посібник Шаблон:Webarchive