АКУСТОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ЭФФЕ́КТ

АКУСТОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ЭФФЕ́КТ, воз­ник­но­ве­ние элек­трич. на­пря­же­ния на кон­цах ра­зомк­ну­то­го про­вод­ни­ка (аку­сто­эдс) или по­сто­ян­но­го то­ка в замк­нутом про­вод­ни­ке (аку­сто­элек­трич. то­ка) вслед­ст­вие ув­ле­че­ния сво­бод­ных носи­те­лей за­ря­да рас­про­стра­няю­щей­ся в про­вод­ни­ке аку­стич. вол­ной. А. э. пред­ска­зан амер. фи­зи­ком Р. Пар­мен­те­ром (1953) и впер­вые об­на­ру­жен амер. фи­зи­ка­ми Г. Вайн­рай­хом и Х. Дж. Уай­том (1957). А. э. обу­слов­лен пе­ре­да­чей час­ти им­пуль­са, пе­ре­но­си­мо­го вол­ной, сво­бод­ным но­си­те­лям за­ря­да вслед­ст­вие аку­сто­элек­трон­но­го взаи­мо­дей­ст­вия. Знак А. э. со­от­вет­ст­ву­ет зна­ку ув­ле­кае­мых вол­ной но­си­те­лей за­ря­да. А. э. не­чёт­ный – он ме­ня­ет знак при из­ме­не­нии на­прав­ле­ния вол­ны на про­ти­во­по­лож­ное. А. э. яв­ля­ет­ся не­ли­ней­ным – ве­ли­чи­на ло­каль­ной плот­но­сти аку­сто­элек­трич. то­ка $j_{аэ}$ про­пор­цио­наль­на про­из­ве­де­нию ли­ней­ных по де­фор­ма­ции ам­пли­туд вол­ны кон­цен­тра­ции сво­бод­ных но­си­те­лей за­ря­да и вол­ны элек­трич. по­ля, со­про­во­ж­даю­щих аку­стич. вол­ну. Ло­каль­ная плот­ность аку­сто­элек­трич. то­ка $j_{аэ}$ про­пор­цио­наль­на коэф. элек­трон­но­го по­гло­ще­ния зву­ка $α_e$ и ин­тен­сив­но­сти аку­стич. вол­ны $W$: $$j_{аэ} = α_eWμ / v_s (со­от­но­ше­ние\,Вайн­рай­ха),$$ где $v_s$ – ско­рость зву­ка, $μ$ – под­виж­ность но­си­те­лей за­ря­да.

А. э. экс­пе­ри­мен­таль­но на­блю­да­ет­ся в ме­тал­лах и по­лу­про­вод­ни­ках. Од­на­ко в ме­тал­лах и по­лу­про­вод­ни­ко­вых кри­стал­лах, имею­щих центр сим­мет­рии (напр., Ge и Si), А. э. не­ве­лик из-за сла­бо­го аку­сто­элек­трон­но­го взаи­мо­дей­ст­вия. Су­ще­ст­вен­но боль­ший А. э. име­ет ме­сто в пье­зо­по­лу­про­вод­ни­ках (напр., CdS, CdSe, ZnO). При ин­тен­сив­но­сти зву­ка по­ряд­ка 1 Вт/см² на час­то­тах по­ряд­ка де­сят­ков ме­га­герц в об­раз­цах дли­ной ок. 1 см аку­сто­эдс ока­зы­ва­ет­ся по­ряд­ка неск. вольт.

В по­лу­про­вод­ни­ках, по­ме­щён­ных в силь­ное элек­трич. по­ле, ко­эф. элек­трон­но­го по­гло­ще­ния зву­ка за­ви­сит от ско­ро­сти дрей­фа $v_d$ сво­бод­ных но­си­те­лей за­ря­да. При сверх­зву­ко­вой ско­ро­сти дрей­фа $(v_d > v_s)$ ко­эф. $α_e$ ме­ня­ет знак и по­гло­ще­ние аку­стич. волн сме­ня­ет­ся их уси­ле­ни­ем. Аку­сто­элек­трич. ток так­же ме­ня­ет знак и вы­чи­та­ет­ся из то­ка про­во­ди­мо­сти. След­ст­ви­ем это­го яв­ля­ет­ся из­ме­не­ние на­кло­на вольт-ам­пер­ной ха­рак­те­ри­сти­ки.

А. э. име­ет ме­сто и при рас­про­стра­не­нии по­верх­но­ст­ных аку­сти­че­ских волн в по­лу­про­вод­ни­ках и слои­стых струк­ту­рах пье­зо­элек­трик–по­лу­про­вод­ник. Со­про­во­ж­даю­щее вол­ну пе­ре­мен­ное элек­трич. по­ле вы­зы­ва­ет то­ки и пе­ре­рас­преде­ле­ние сво­бод­ных но­си­те­лей за­ря­да в при­по­верх­но­ст­ном слое по­лу­про­вод­ни­ка. При этом дви­же­ние но­си­те­лей про­ис­хо­дит как вдоль гра­ни­цы раз­де­ла, так и пер­пен­ди­ку­ляр­но к ней, вы­зы­вая в струк­ту­ре как про­доль­ный, так и по­пе­реч­ный А. э. По­пе­реч­ный А. э. чёт­ный – он не ме­ня­ет знак при из­ме­не­нии на­прав­ле­ния рас­про­стра­не­ния вол­ны на про­ти­во­по­лож­ное.

Вслед­ст­вие от­но­си­тель­но сла­бой за­ви­си­мо­сти ве­ли­чи­ны А. э. от час­то­ты аку­стич. вол­ны он ис­поль­зу­ет­ся при соз­дании ши­ро­ко­по­лос­ных квад­ра­тич­ных и ли­ней­ных аку­сто­элек­трич. де­тек­то­ров. А. э. при­ме­ня­ет­ся так­же для из­ме­ре­ния ин­тен­сив­но­сти аку­стич. волн и из­ме­ре­ния час­тот­ных ха­рак­те­ри­стик элек­тро­аку­стич. пре­об­ра­зо­ва­те­лей.