Ефект Дембера

Ефект 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:

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

де ${\displaystyle \ D_{n}}$ — коефіцієнт дифузії електронів, ${\displaystyle \ D_{p}}$ — коефіцієнт дифузії дірок, ${\displaystyle \ \mu _{n}}$ — рухливість електронів, ${\displaystyle \ \mu _{p}}$ — рухливість дірок, ${\displaystyle \ l}$ — відстань від поверхні, що освітлюється до місця, де вже немає нерівноважних носіїв.

ввівши позначення ${\displaystyle \ b={\frac {\mu _{n}}{\mu _{p}}}}$, враховуючи співвідношення Ейнштейна ${\displaystyle \ eD_{n,p}=\mu _{n,p}k_{B}T}$ і беручи інтеграл, одержимо

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

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 ${\displaystyle \ E{_{D}}^{\perp }}$, перпендикулярне градієнту концентрації. ЕРС між бічними гранями зразка в цьому випадку дорівнює

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

де ${\displaystyle \ d}$ — довжина освітленої частини зразка.

Див. також

Примітки

1. M. B. Johnston, D. M. Whittaker, A. Corchia, A. G. Davies, and E. H. Linfield.  // Physical Review B : journal. — 2002. — P. 165301. — Bibcode:2002PhRvB..65p5301J.
2. T. Dekorsy, H. Auer, H. J. Bakker, H. G. Roskos, and H. Kurz.  // Physical Review B : journal. — 1996. — P. 4005. — Bibcode:1996PhRvB..53.4005D.
3. S. Kono et al.  // ^[en] : journal. — No. 6. — P. 901.

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. [ 27 серпня 2018 у Wayback Machine.] Г. [ 27 серпня 2018 у Wayback Machine.] Роках. [ 27 серпня 2018 у Wayback Machine.] Фотоелектричні явища в напівпровідниках. [ 27 серпня 2018 у Wayback Machine.] Навчальний посібник з курсів «Фотоелектричні явища в напівпровідниках» і «Фотоелектричні явища в напівпровідниках і напівпровідникових наноструктурах» [ 27 серпня 2018 у Wayback Machine.]
• М. [ 22 грудня 2018 у Wayback Machine.] В. [ 22 грудня 2018 у Wayback Machine.] Царьов. [ 22 грудня 2018 у Wayback Machine.] Генерація та реєстрація терагерцового випромінювання ультракороткими лазерними імпульсами. [ 22 грудня 2018 у Wayback Machine.] Навчальний посібник [ 22 грудня 2018 у Wayback Machine.]