Dember效应,也称为光扩散效应(Photodiffusion effect),是一种半导体物理现象,它描述了在非均匀光照条件下,非平衡载流子(电子和空穴)在半导体中扩散时产生的电势差。以下是对Dember效应的详细说明:
1. 产生原因:当半导体材料受到非均匀光照时,光生载流子(电子-空穴对)会在光照区域产生。由于电子和空穴的迁移率不同,它们在半导体中的扩散速度也不同,这导致了载流子在空间上的分离。
2. 载流子分离:电子通常比空穴有更高的迁移率,因此在扩散过程中,电子会更快地远离光照区域,而空穴则相对滞后。这种分离造成了电荷积累,从而在半导体内部形成了电场。
3. 内建电场:由于载流子的分离,会在光照区域和非光照区域之间形成一个内建电场。这个电场的方向与载流子分离的方向相反,其目的是减少载流子的进一步分离。
4. 稳态:在达到稳态后,内建电场产生的漂移电流与载流子的扩散电流相抵消,此时载流子不再发生宏观上的净运动。
5. Dember电势差:在光照面和背面之间产生的电势差称为Dember电势差,有时也称为光扩散电势差。这个电势差的大小取决于载流子的扩散系数、半导体的电子和空穴的迁移率差异、光照的非均匀性以及半导体的温度等。
6. 应用:Dember效应在光电探测器、太阳能电池和其他光电应用中具有重要意义。例如,它可以用于制作二维定位器件,通过测量Dember电势差来确定光照区域的位置。
7. 研究进展:有研究指出,Dember效应的物理本质是浓度梯度下的非平衡载流子,并且Dember电势差与电子到空穴的扩散系数之差无关,也与双极性扩散无关。Dember电势差的符号取决于接触上的复合速率之比,这可以从Dember电势差的光谱特性中检测出来。
8. 其他效应:需要注意的是,Dember效应不应与光登伯效应(photo-Dember effect)混淆,后者描述的是半导体在受到飞秒激光激发后,由于电子-空穴对在强载流子梯度下产生的带电电磁辐射。
Dember效应是半导体物理学中的一个重要概念,对于理解和设计光电器件具有重要的理论和实践意义。