ФОТОМАГНИТОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ЭФФЕ́КТ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ФОТОМАГНИТОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ЭФФЕ́КТ (фотоэлектромагнитный эффект, Кикоина – Носкова эффект), возникновение электрич. поля в полупроводнике, помещённом в магнитное поле, при освещении его сильно поглощаемым светом. Если на полупроводник падает свет, частота $ω$ которого соответствует собственному поглощению: $\hbar ω=ℰ_g$ ($\hbar$ –постоянная Планка, $ℰ_g$ – ширина запрещённой зоны полупроводника), то в тонком поверхностном слое образуется высокая концентрация электронов и дырок. Возникающий при этом градиент их концентрации приводит к появлению диффузионного потока носителей заряда в направлении падающего излучения. Если магнитное поле $\boldsymbol H$ приложено вдоль оси $z$, световой пучок и диффузионный поток направлены вдоль $y$, то магнитное поле отклоняет электроны и дырки в разные стороны, вызывая в направлении $x$ пространственное разделение зарядов. Если концы образца замкнуты, то в цепи возникает ток $\boldsymbol j_x$, если разомкнуты, то – фотоэдс (см. Фотогальванический эффект).
В слабых магнитных полях эдс Ф. э. пропорциональна напряжённости магнитного поля $\boldsymbol H$ и меняет знак при изменении направления $\boldsymbol H$ на противоположное (нечётный Ф. э.; открыт рос. физиками И. К. Кикоиным и М. М. Носковым в 1933).
Неоднородность плотности тока приводит на некороткозамкнутом образце к циркуляции тока: ток вблизи освещаемой поверхности течёт в одну сторону, а в глубине – в противоположную. В образце с разомкнутыми контактами полный ток, протекающий через всё сечение, равен нулю.
При действии магнитного поля на замкнутый циркулирующий ток в образце, когда направления $\boldsymbol H$ и диффузионного потока избыточных носителей при освещении образца не перпендикулярны друг другу, в направлении проекции $\boldsymbol H$ на плоскость образца возникает фотоэдс, не меняющая знак при изменении направления $\boldsymbol H$ на противоположное (чётный Ф. э.; открыт И. К. Кикоиным в 1934).
В монокристаллич. полупроводниках чётный и нечётный эффекты анизотропны – величина и знак эдс зависят от взаимной ориентации кристаллографич. осей и $\boldsymbol H$. Исследование анизотропии позволяет определить эффективные массы электронов и дырок вдоль разл. кристаллографич. осей образца.
Кроме обычного Ф. э., обусловленного градиентом концентрации избыточных носителей заряда, при температуpax ниже 20 К из-за разогрева носителей падающим излучением в образце возникает эдс, связанная с градиентом температуры (фототермомагнитный эффект).
На основе Ф. э. созданы надёжные методы определения времени жизни, диффузионной длины, скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей заряда, а также детекторы излучения и магнитометры.