
photoconductive
photoconduction
光電導(Photoconductivity)是固體物理學中的重要概念,指材料在受到光照時電導率顯著增加的現象。這一術語由"photo-"(光)和"conductivity"(導電性)複合構成,其核心機制是光緻載流子激發:當光子能量大于材料禁帶寬度時,電子從價帶躍遷至導帶,形成自由電子與空穴對,從而增強導電能力。
根據《物理學大辭典》定義,光電導效應需滿足兩個基本條件:入射光波長需小于材料截止波長(λ_c=hc/E_g),且光強與電導率變化呈非線性關系。典型光電導材料包括硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)和非晶矽等,響應時間從微秒至毫秒量級不等。
劍橋大學出版社《材料科學手冊》指出,該效應在工程應用中有三大實現形式:本征光電導(帶間躍遷)、雜質光電導(能級躍遷)和量子點光電導(量子限域效應)。現代應用涵蓋輻射探測器、光敏電阻、光電成像傳感器等領域,其中碲镉汞(HgCdTe)光電導器件在紅外探測中達到90%以上量子效率。
IEEE《電子器件彙刊》最新研究證實,二維材料如二硫化钼(MoS₂)表現出反常光電導效應,在特定波長光照下電導率可提升3個數量級,這為柔性光電子器件開發提供了新途徑。實驗數據顯示其響應度達到2.3×10³ A/W,遠超傳統矽基器件性能。
光電導是指半導體材料在光照下電導率增加的現象,其核心機制是光激發導緻載流子濃度變化。以下是詳細解釋:
基本定義
光電導效應最早由W.史密斯于1873年在硒材料中發現。當半導體受光照時,光子能量被吸收并激發載流子(電子或空穴),導緻材料電導率顯著提升。暗電導(無光照時的電導)與亮電導(有光照時的電導)之差即為光電導。
分類與機制
物理過程與定态特性
光照下非平衡載流子産生率與複合率達到平衡時,電導率趨于穩定值(定态光電導)。此時附加電導率 $Delta sigma = q(mu_n Delta n + mu_p Delta p)$,其中$mu_n$、$mu_p$為電子和空穴遷移率,$Delta n$、$Delta p$為載流子濃度增量。
應用領域
光電導效應被廣泛應用于光敏電阻、紅外探測器及輻射測量設備,覆蓋紫外至紅外波段。例如硫化镉、硫化鉛等材料制成的光電管可用于光強檢測和自動控制。
總結來看,光電導是光與半導體相互作用的重要現象,其類型和響應特性取決于材料能帶結構及光照條件。更多技術細節可參考半導體物理相關文獻或百科資料。
【别人正在浏覽】