УВЛЕЧЕ́НИЕ ЭЛЕКТРО́НОВ ФОТО́НАМИ

УВЛЕЧЕ́НИЕ ЭЛЕКТРО́НОВ ФОТО́НАМИ (све­то­элек­три­че­ский эф­фект), воз­ник­но­ве­ние по­то­ка элек­тро­нов в ре­зуль­та­те пе­ре­да­чи элек­тро­нам им­пуль­са от на­прав­лен­но­го по­то­ка фо­то­нов. Эф­фект экс­пе­ри­мен­таль­но об­на­ру­жен в 1958.

У. э. ф. на­блю­да­ет­ся в оп­тич. и СВЧ-об­лас­тях спек­тра в по­лу­про­вод­ни­ках, по­лу­ме­тал­лах и не­ко­то­рых ме­тал­лах. Наи­бо­лее под­роб­но изу­чен в по­лу­про­вод­никах, где мо­жет воз­ни­кать как при меж­зон­ных пе­ре­хо­дах и фо­то­ио­ни­за­ции свя­зан­ных элек­тро­нов, так и при по­гло­ще­нии све­та сво­бод­ны­ми элек­тро­на­ми и дыр­ка­ми. Им­пульс фо­то­нов, в ко­неч­ном счё­те при­об­ре­тае­мый всем твёр­дым те­лом, вна­ча­ле в зна­чит. сте­пе­ни вос­при­ни­ма­ет­ся под­виж­ны­ми но­си­те­ля­ми за­ря­да, вы­зы­вая их сме­ще­ние. Вре­мя за­ту­ха­ния по­лу­чен­но­го элек­тро­ном им­пуль­са по­ряд­ка 10^–10–10^–13 с, что оп­ре­де­ля­ет ма­лую инер­ци­он­ность эф­фек­та.

У. э. ф. об­на­ру­жи­ва­ет­ся в ви­де то­ка (ток ув­ле­че­ния) или эдс. Плот­ность то­ка $j$ оп­ре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле$$j=eαI\frac{\hbar ωn}{c}\cdot \frac{〈τ〉}{m}β,$$где $e$, $m$, $〈τ〉$ – со­от­вет­ст­вен­но за­ряд, эф­фек­тив­ная мас­са и ус­ред­нён­ное вре­мя ре­лак­са­ции им­пуль­сов но­си­те­лей; $c$ – ско­рость све­та, $I$ – ин­тен­сив­ность [в фо­тон/(см²·с)], $n$ – по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния, $α$ – ко­эф. по­гло­ще­ния све­та, $\hbar$ – по­сто­ян­ная План­ка, $ω$ – час­то­та фо­то­нов, $β$ – ко­эф., ха­рак­те­ри­зую­щий до­лю им­пуль­са фо­то­нов, пе­ре­да­вае­мую элек­тро­нам.

В по­лу­про­вод­ни­ках со слож­ны­ми энер­ге­тич. зо­на­ми (см. Зон­ная тео­рия) на­ря­ду с про­доль­ным на­блю­да­ет­ся т. н. по­пе­реч­ный эф­фект ув­ле­че­ния (по­яв­ле­ние элек­трич. то­ка, на­прав­лен­но­го пер­пен­ди­ку­ляр­но им­пуль­су фо­то­нов), свя­зан­ный с ани­зо­тро­пи­ей кри­стал­лов. Клас­сич. тео­рия У. э. ф. ос­но­ва­на на рас­смот­ре­нии то­ка ув­ле­че­ния как хол­лов­ско­го то­ка, воз­ни­каю­ще­го в элек­трич. и маг­нит­ном по­лях све­то­вой вол­ны, с учё­том то­ка, обу­слов­лен­но­го про­стран­ст­вен­ной дис­пер­си­ей про­во­ди­мо­сти (ко­то­рый мо­жет быть срав­ним по ве­ли­чи­не с хол­лов­ским то­ком, см. Хол­ла эф­фект).

У. э. ф. ис­поль­зу­ет­ся для из­ме­ре­ния вре­менны́х ха­рак­те­ри­стик из­лу­че­ния им­пульс­ных ла­зе­ров и для ре­ги­ст­ра­ции ИК-из­лу­че­ния. Фо­то­при­ём­ни­ки ла­зер­но­го из­лу­че­ния на ос­но­ве У. э. ф. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­кой ста­биль­но­стью па­ра­мет­ров, чрез­вы­чай­но ма­лым вре­ме­нем раз­ре­ше­ния, боль­шим диа­па­зо­ном по ин­тен­сив­но­сти, ши­ро­кой спек­траль­ной по­ло­сой и не ну­ж­да­ют­ся в ис­точ­ни­ках пи­та­ния.