Фотопроводимость - Photoconductivity

Фотопроводимость является оптический и электрическое явление в котором материала становится больше электропроводящий за счет поглощения электромагнитное излучение такие как видимый свет, ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет, или гамма-излучение.[1]

Когда свет поглощается таким материалом, как полупроводник, количество свободных электронов и электронные дыры увеличивает и повышает его электропроводность.[2] Чтобы вызвать возбуждение, свет, падающий на полупроводник, должен иметь достаточно энергии, чтобы поднять электроны через запрещенная зона, или возбуждать примеси в запрещенной зоне. Когда предвзятость Напряжение и груз резистор используются последовательно с полупроводником, падение напряжения на нагрузочных резисторах можно измерить, когда изменение электропроводности материала изменяет ток в цепи.

Классические примеры фотопроводящих материалов включают:

Приложения

Дальнейшая информация: Фоторезистор

Когда фотопроводящий материал подключен как часть цепи, он функционирует как резистор чья сопротивление зависит от Интенсивность света. В этом контексте материал называется фоторезистор (также называется светозависимый резистор или фотопроводник). Наиболее распространенное применение фоторезисторов - это как фотоприемники, то есть устройства, измеряющие интенсивность света. Фоторезисторы не только тип фотоприемника - другие типы включают устройства с зарядовой связью (ПЗС), фотодиоды и фототранзисторы - но они одни из самых распространенных. Некоторые приложения для фотодетекторов, в которых часто используются фоторезисторы, включают в себя экспонометры камеры, уличные фонари, радиочасы, инфракрасные детекторы, нанофотонные системы и низкоразмерные фотодатчики.[4]

Отрицательная фотопроводимость

Некоторые материалы демонстрируют ухудшение фотопроводимости при воздействии света.[5] Одним из ярких примеров является гидрированный аморфный кремний (a-Si: H), в котором наблюдается метастабильное снижение фотопроводимости[6] (увидеть Эффект Стаблера – Вронски ). Другие материалы, которые, как сообщалось, обладают отрицательной фотопроводимостью, включают: дисульфид молибдена,[7] графен,[8] арсенид индия нанопровода,[9] и металл наночастицы.[10]

Магнитная фотопроводимость

В 2016 году было продемонстрировано, что в некоторых фотопроводящих материалах может существовать магнитный порядок.[11] Яркий пример - CH3NH3(Mn: Pb) I3. В этом материале также было продемонстрировано светоиндуцированное плавление намагниченности.[11] таким образом может использоваться в магнитооптических устройствах и хранилищах данных.

Спектроскопия фотопроводимости

Основная статья: Фототок § Спектроскопия фототока

Техника характеризации называется спектроскопия фотопроводимости (также известен как спектроскопия фототока) широко используется при изучении оптоэлектронных свойств полупроводников.[12][13]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ DeWerd, L.A .; П. Р. Моран (1978). «Электрофотография твердого тела с Al2О3". Медицинская физика. 5 (1): 23–26. Bibcode:1978 МедФ ... 5 ... 23Д. Дои:10.1118/1.594505. PMID  634229.
  2. ^ Сагаи, Джабер; Фаллахзаде, Али; Saghaei, Tayebeh (июнь 2016 г.). «Обработка паром как новый метод усиления фототока УФ-фотоприемников на основе наностержней ZnO». Датчики и исполнительные механизмы A: физические. 247: 150–155. Дои:10.1016 / j.sna.2016.05.050.
  3. ^ Закон, Кок Йи (1993). «Органические фотопроводящие материалы: последние тенденции и разработки». Химические обзоры. 93: 449–486. Дои:10.1021 / cr00017a020.
  4. ^ Эрнандес-Акоста, Массачусетс; Трехо-Вальдес, М; Castro-Chacón, JH; Торрес-Сан-Мигель, С. Р.; Мартинес-Гутьеррес, H; Торрес-Торрес, К. (23 февраля 2018 г.). «Хаотические сигнатуры фотопроводящих наноструктур Cu ZnSnS, исследованные аттракторами Лоренца». Новый журнал физики. 20 (2): 023048. Bibcode:2018NJPh ... 20b3048H. Дои:10.1088 / 1367-2630 / aaad41.
  5. ^ Н. В. Джоши (25 мая 1990 г.). Фотопроводимость: Искусство: Наука и технологии. CRC Press. ISBN  978-0-8247-8321-1.
  6. ^ Staebler, D. L .; Вронски, К. Р. (1977). «Обратимые изменения проводимости аморфного Si, образующегося при разряде». Письма по прикладной физике. 31 (4): 292. Bibcode:1977АпФЛ..31..292С. Дои:10.1063/1.89674. ISSN  0003-6951.
  7. ^ Серпи, А. (1992). «Отрицательная фотопроводимость в MoS2». Physica Status Solidi A. 133 (2): K73 – K77. Bibcode:1992PSSAR.133 ... 73S. Дои:10.1002 / pssa.2211330248. ISSN  0031-8965.
  8. ^ Heyman, J. N .; Stein, J.D .; Камински, З. С .; Banman, A. R .; Massari, A. M .; Робинсон, Дж. Т. (2015). «Нагрев носителей и отрицательная фотопроводимость в графене». Журнал прикладной физики. 117 (1): 015101. arXiv:1410.7495. Bibcode:2015JAP ... 117a5101H. Дои:10.1063/1.4905192. ISSN  0021-8979.
  9. ^ Александр-Уэббер, Джек А .; Грошнер, Кэтрин К .; Сагаде, Абхай А .; Тейнтер, Грегори; Гонсалес-Залба, М. Фернандо; Ди Пьетро, ​​Риккардо; Вонг-Люнг, Дженнифер; Tan, H. Hoe; Джагадиш, Ченнупати (11.12.2017). "Разработка фотоотклика нанопроволок InAs". Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 9 (50): 43993–44000. Дои:10.1021 / acsami.7b14415. ISSN  1944-8244. PMID  29171260.
  10. ^ Наканиши, Хидеюки; Бишоп, Кайл Дж. М .; Ковальчик, Бартломей; Ницан, Авраам; Вайс, Эмили А .; Третьяков, Константин В .; Apodaca, Mario M .; Клайн, Рафаль; Стоддарт, Дж. Фрейзер; Гжибовски, Бартош А. (2009). «Фотопроводимость и обратная фотопроводимость в пленках функционализированных металлических наночастиц». Природа. 460 (7253): 371–375. Bibcode:2009Натура.460..371Н. Дои:10.1038 / природа08131. ISSN  0028-0836. PMID  19606145.
  11. ^ а б Нафради, Балинт (24 ноября 2016 г.). «Оптически переключаемый магнетизм в фотоэлектрическом перовските CH3NH3 (Mn: Pb) I3». Nature Communications. 7 (13406): 13406. arXiv:1611.08205. Bibcode:2016НатКо ... 713406N. Дои:10.1038 / ncomms13406. ЧВК  5123013. PMID  27882917.
  12. ^ «Определение RSC - спектроскопия фототока». RSC. Получено 2020-07-19.
  13. ^ Ламберти, Карло; Агостини, Джованни (2013). «15.3 - Спектроскопия фототока». Характеристика полупроводниковых гетероструктур и наноструктур (2-е изд.). Италия: Эльзевьер. п. 652-655. Дои:10.1016 / B978-0-444-59551-5.00001-7. ISBN  978-0-444-59551-5.