17

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Фотоэлектромагнитный эффект в полупроводниках и его применение

Добрего В.П.

Явид В.Ю.

Минск-2002 содержание

Список обозначений …………………………………………….	3
Цель работы …………………………………………………...	4
1. Краткие теоретические сведения ……………………………	4
1.1. Биполярный фотоэлектромагнитный эффект Кикоина-Носкова ………………………………………………….	4
1.2. Фотомагнитная ЭДС и ток короткого замыкания ……..	6
2. Описание установки и методика измерений ………………..	11
2.1. Подготовка установки к работе …………………………	11
2.2. Калибровка ……………………………………………….	13
2.3. Измерения ………………………………………………...	13
3. Сведения об образцах ………………………………………...	14
4. Справочные данные ………………………………………….	15
Контрольные вопросы …………………………………………..	17
Литература ……………………………………………………….	17

Список обозначений

Н – напряженность магнитного поля

I₀ – интенсивность падающего света

g, d, k – ширина, толщина и длина образца

F – сила Лоренца

е – заряд электрона

с – скорость света

Е – напряженность электрического поля

v – скорость электрона

j – плотность электрического тока

 - угол Холла

_n, _p – подвижность электронов и дырок

n – концентрация неравновесных электронов

p - концентрация неравновесных дырок

D – коэффициент биполярной диффузии носителей заряда

J_кз - фотомагнитный ток короткого замыкания

 - проводимость

V_ФМЭ – фотоэлектромагнитная ЭДС

 - коэффициент поглощения света

l_D – диффузионная длина

 - время жизни неравновесных носителей заряда

n₀, p₀ – равновесные концентрации электронов и дырок

 - квантовый выход

 - электропроводность

R – сопротивление образца

 - площадь светового пятна

E_g – ширина запрещенной зоны

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить явление фотоэлектромагнитного эффекта (ФМЭ) и возможности его применения. Определить диффузионную длину, время жизни неосновных носителей заряда и скорость поверхностной рекомбинации в германии, содержащем точечные дефекты структуры.

1. Краткие теоретические сведения

1. Биполярный фотоэлектромагнитный эффект

Кикоина-Носкова

Измерение ФМЭ и связанных с ним эффектов является очень удобным методом определения параметров неосновных носителей заряда в полупроводниках, которые существенным образом определяют работу таких широко распространенных полупроводниковых приборов как транзистор, диод, детекторы оптического излучения и ядерных частиц.

Фотоэлектромагнитный эффект состоит в появлении фото-ЭДС или фототока в освещенной полупроводниковой пластине, помещенной в магнитное поле, параллельно ее поверхности. Фотомагнитная ЭДС наблюдается в направлении, перпендикулярном лучу света и магнитному полю. Эффект объясняется следующим образом.

При освещении одной из поверхностей полупроводникового образца достаточно сильно поглощаемым светом (hE_g) вдоль направления распространения света (например, ОХ) возникает градиент концентрации неравновесных носителей заряда, и, следовательно, диффузия неравновесных носителей от освещенной поверхности вглубь образца (рис.1). Если такой образец поместить в магнитное поле Н, перпендикулярное к направлению распространения света, то на диффундирующие электроны и дырки будет действовать сила Лоренца, отклоняющая их в направлении, перпендикулярном к их движению, причем в разные стороны (рис.2). В результате на гранях образца А и В скапливаются заряды противоположного знака и, следовательно, в направлении, перпендикулярном к распространению света и магнитному полю, возникают электрическое поле и фотомагнитная ЭДС. Накопление зарядов и возрастание ЭДС будет происходить до тех пор, пока ток проводимости (под действием возникшей ЭДС), направленный от В к А, не скомпенсирует магнитодиффузионный ток.

Рис.1. Рисунок, поясняющий возникновение диффузионного тока

при освещении одной из поверхностей полупроводника

д остаточно сильно поглощаемым светом.

Рис.2. Действие магнитного поля на диффузионные токи электронов

и дырок, приводящее к возникновению магнитодиффузионных составляющих токов вдоль оси y.

Если концы образца A и B замкнуть накоротко, то во внешней цепи потечет ток короткого замыкания фотоэлектромагнитного эффекта.