半导体光折变材料

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划半导体光折变材料　　实验十七光折变晶体材料中的光生伏打效应　　光折变晶体内载流子被激发后有三种迁移方式：扩散、漂移(当有外电场存在时)和光生伏打效应。由此可见，光生伏打效应也是光折变效应的重要起因之一。对于具有异常光生伏打效应的铁电氧化物晶体材料来说，当有光照时，晶体材料内会产生很高的光生伏打电场，而光生伏打电场将会直接影响到晶体材料内载流子的迁移过程和内部空间电荷场的形成及大小，进而影响到晶体材料中的光折变

2、效应和光折变性能。研究铁电氧化物晶体材料的光电导和光生伏打效应对弄清晶体材料中载流子的迁移过程和载流子被俘获后形成的空间电荷场的行为有着重要意义。　　一、实验目的　　1.了解光生伏打效应原理　　2.了解光折变晶体内载流子被激发后迁移方式3.了解暗电导和光电导　　二、实验原理　　1光生伏打效应　　在不施加任何外场的情况下，当铁电晶体如：LiNbO3，LiTaO3[68]，KNbO3，目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新

3、战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　BaTiO3，SBN，KNSBN等受到均匀光照后，晶体中会有光生电流产生，电流方向沿着晶　　体极化轴方向，其值正比于光强。此电流称为光生伏打电流，此现象称为光生伏打效应。其电流密度可表示为:　　Jph??kI(1)其中：I为光强，?为晶体对光束的吸收系数，k为表征晶体和吸收中心的常数或称为Glass常数。　　光生伏打电流是在均匀光辐照条件下的铁电体内产生的，它不需任何外加电场，且总是沿着自发极化方向。短路时，均匀光照下

4、的铁电体内将有稳定的电流流过。开路时，光生伏打电流对晶体电容器充电，从而形成宏观电场，瞬态电流密度为:　　J?Jph+?E=-k?I+?E(2)其中，???d??ph，?d、?ph分别为无光照和有光照时的电导率，即：暗电导和光电导。经麦克斯韦驰豫时间后，J=0。由此可得沿着自发极化方向的光生伏打电压为：V?Ephd=　　k?I　　?d??ph　　d(3)　　d为晶体沿着极化方向的长度。　　对于半导体材料的光生伏打电压，一般地说来，不管其机制如何，都不超过材料本身的禁带宽度。但在铁电氧化物晶体中情况却有很大不同，同常出现

5、在晶体极轴　　25目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　两端的光生伏打电压高达10?10V，此值远大于晶体材料的禁带宽度。因此这是一种异常的光生伏打效应。这种效应的主要特点是光生伏打电流是在均匀光照的均匀铁电体内产生的，即它是在既无外场作用，又无内部载流子梯度的情况下发生的，其方向是沿着自发极化方向。从微观上讲，这应归

6、结为电子的跃迁几率和电子的自由程在极化方向上具有某种不对称的缘故。如果铁电晶体内的杂质中心势分布是非对称的，那么光激发电子从杂质中心向导带跃迁也是不对称的，由此导致光生电子在正负极轴方向上的运动几率不同，也就导致了光生伏打电流的产生。　　2实验测量及结果　　(1)样品制备和实验过程　　实验中，首先沿着XYZ方向切割出一定大小的钾钠铌酸锶钡或铌酸锂晶体样品，然后在垂直于C轴的(001)面上渡上金电极，并加电场进行极化，最后对平行于C轴的晶面进行抛光、加工得到所需的实验测试样品。在实验测试中，采用532nm固体激光照射到晶

7、体样品的抛光面上。用超微电流计(10?14A)测量电路中的电流，直流电源串接在晶体和超微电流计之间。为了保持样品表面干燥和清洁，将样品放在一个干燥的样品盒中，而且每次测量前都用酒精和丙酮擦洗样品表面，消除表面电流对测量结果的影响。图1给出了实验测试过程示意图。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　(2)光伏电流的动态特

8、性　　在一定光照条件下，测量钾钠铌酸锶钡晶体样品短路光生电流的动态响应，结果见图2。电流的正负是以样品的自发极化正负方向来确定的。　　由图2可以看出：短路光生电流的动态响应的正负瞬态极大值基本相当，有时会出现负极略大的现象；正电流的持续时间较长而负电流的持续时间较短，其持续时间显然都比麦克斯韦时间长得多。　　图2光生伏打电流的动态