
【化】 internal photoelectric effect
内光电效应(Internal Photoelectric Effect)是指半导体材料吸收光子能量后,其内部载流子(电子或空穴)浓度发生变化,从而改变材料电学特性的物理现象。该效应区别于外光电效应(光电子发射),其核心在于光子能量在材料内部直接激发载流子,而非将电子完全打出材料表面。
光子激发过程
当入射光子能量((E = h u))大于半导体材料的禁带宽度((E_g))时,价带电子吸收光子能量跃迁至导带,形成电子-空穴对,导致材料电导率升高(光电导效应)或产生光生电动势(光伏效应)。
能量阈值条件
内光电效应的发生需满足 (h u geq E_g),其中 (h) 为普朗克常数,( u) 为光频率。此条件决定了材料的临界响应波长((lambda_c = frac{hc}{E_g}))。
典型应用器件
中文术语 | 英文术语 |
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内光电效应 | Internal Photoelectric Effect |
光电导效应 | Photoconductive Effect |
光伏效应 | Photovoltaic Effect |
禁带宽度 | Bandgap Energy ((E_g)) |
电子-空穴对 | Electron-Hole Pair |
系统阐述内光电效应的量子力学基础及载流子动力学模型(第7章)。
分析光电导与光伏器件的设计原理及特性参数(第3章)。
Physical Review B 多篇研究论文探讨低维半导体中的内光电效应增强机制。
SPIE Digital Library 收录光电器件量子效率优化的实验与仿真成果。
注:内光电效应是现代光电子技术的物理基石,其理论由爱因斯坦光量子假说延伸发展,在图像传感、能源转换等领域具有不可替代性。
内光电效应是光电效应的一种类型,指光照射到半导体或绝缘体材料时,材料内部电子吸收光子能量后发生能级跃迁,导致材料电学性质改变的现象。与外光电效应(电子逸出材料表面)不同,内光电效应中电子仍在材料内部形成导电载流子。
当入射光子的能量($h u$)大于或等于材料的禁带宽度($E_g$)时,价带中的电子吸收光子能量跃迁到导带,形成可导电的电子-空穴对,这一过程改变了材料的电阻率或产生内部电势差。数学表达式为: $$ h u geq E_g $$
内光电效应主要分为两类:
在紫外探测器、光通信、自动化控制等领域有重要应用,尤其宽禁带半导体(如氮化镓)提升了紫外探测器的性能。
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