CS214911B1 - Sposob zviditelnenia akustického pořa v polovodičochpomocou luminiscencie - Google Patents

Description

Vynález sa týká spósobu zviditelneniaakustického póla v polovodičoch pomocouluminiscencie.

Elektrické pole akustickéj vlny v materiá-loch s nenulovým koeficientom elektrome-chanickej vazby vytvára priestorovo-časovérozloženle náboja. Ak je elektrická vodivostmateriálu, v ktorom sa šíři akustická vlnačasové modulovaná synchronně s akustic-kou vlnou, vytvára sa také rozloženie nosi-čov elektrického náboja, že jeho střednáhodnota v čase jednej periody bude závisieťod súradnice, sledujúc priestorovú závislostdeformácie akustickej vlny. Takéto rozlože-nie nosičov náboja bolo navrhnuté použitna vytvorenie záznamu akustickej vlny spó-sobom, ktorý sa dá použit v materiálochs vysokým koeficientom elektrooptickéhojavu a umožňuje optické „čítanie“ záznamuakustickej vlny.

Priestorové rozloženie konceptrácie. nosi-čov náboja vytvořené naznačeným sposo-bom móže byť využité i na zviditelňovanieakustického pol'a s využitím žiarivej rekom-binácie nosičov náboja.

Podstata spósobu zviditefnenia akustické-ho pol'a v polovodičoch pomocou luminis-cencie spočívá v tom, že sa akusto-elektric-ký aktívnou vlnou vo vodivoih maťeriálipriestorove moduluje koncentrácia nosičovnáboja, čím sa pri nerovnovážnej koncen-trácii nosičov náboja zapříčiní priestorovámodulácia žiarivej rekombinácie nosičovnábojae podl'a rozloženia akustického póla. Předpokládejme, že v uvažovanom mate-riáli je elektrická vodivost spósobená dvo-rní druhmi nosičov náboja a že je možnénezávisle regulovat elektrická vodivostsprostredkovanú jedným druhom nosičovnáboja, napr. elektrónmi, nezávisle od vo-divosti spósobenej druhým druhom nosičov,napr. dier, alebo, že je aspoň možné regu-lovat poměr týchto vodivostí. V takom pří-pade je možné napr. vhodnou moduláciouosvetlenia, dosiahnúť toho, že akustickávlna prostredníctvom elektrického pol'a,ktoré vytvoří, vyvolá prúd nosičov, ktoréhodivergencia stredovaná po dobu jednej pe-riody bude funkciou súradnice. To zname-ná, že koncentrácia nosičov nezostane vša-de rovnaká — nosiče náboja sa budú hro-madit v, miestach, v ktorých je rovnaká fá-za časovej deformácie akustickej vlny vočičasovej závislosti modulácie elektrickej vo-divosti. Pokial' dierová vodivost nebude mo-dulovaná, alebo bude modulovaná výraznémenej ako vodivost elektrónová, bude am-plituda priestorového rozloženia koncentrá-cie dier vyvolaná akustickou vlnou analo-gickým sposobom značné menšia ako ampli-túda rozloženia elektrónov.

Ak sa akustická vlna bude šířit v mate-riáli s monopolárnou vodivosťou, tiež zapří-činí rozloženie nosičov náboja. Dosiahne sa přitom také amplitúda rozloženia nosičov,pri ktorej elektrický prúd, vyvolaný elek-trickým polom od náboja vytvořeného pře-rozdělením koncentrácie nosičov a difúznyelektrický prúd, zamedzia další rast ampli-túdy koncentrácie nosičov náboja.

Ak sa akustická vlna bude šířit materiá-lom s dvojnosičovou vodivosťou a časovémodulovaná bude iba elektrická vodivostzapříčiněná jedným druhom nosičov, napr.elektrónmi, akustická vlna bude priamo vy-volávat iba priestorové rozloženie tohtodruhu nosičov náboja. Avšak elektrické polevytvořené rozložením týchto nosičov, ktorév případe monopolárnej vodivosti zastavilodalší rast priestorového rozloženia nosičov,bude rovnako pósobiť na oba druhy nosičovnáboja. V takej miere ako elektrické polerastie a zmenšuje „distribučně“ účinkyakustickej vlny na nosiče, ktorých koncen-< trácia je modulovaná, bude toto pole vy-tvárať prúd druhého druhu nosičov, napr.dier. Tento prúd vytvoří také rozloženiedier, aby sa kompenzovali účinky pofa vy-tvořeného rozložením prvého druhu nosi-čov, t. j. elektrónov. V dósledku toho sa „vy-pne“ mechanizmus obmedzovania rasturozloženia nosičov elektrickým polom. Akomechanizmus obmedzenia rastu bude účin-kovat difúzia nosičov náboja, ktorá pri niepříliš vysokých frekvenciách dovolí značnévyššie amplitúdy rozloženia koncentrácie nosičov náboja.

Ak uvedené rozloženie nosičov nábojavytvoříme v materiáli.v ktorom sú přítomnézáchytné centrá pře elektrony a tiež i zá-chytné centra pre diery, důjde k obsadeniutýchto centier v závislosti od rozloženiakoncentrácie volných elektrónov a dier.Koncentrácia nosičov na týchto centrách jev ustálenom stave úměrná koncentráciivolných nosičov s konstantou úměrnosti zá-vislou od hlbky týchto centier. Velkost tejtokonštanty je tým váčšia, čím váčšia je ča-sová konstanta dosahovania rovnovážnéhoobsadenia týchto centier a móže nadobúdaťhodnoty 104 až 105 pri časovej konstantěrádu milisekúnd.

Akumulácia nosičov náboja zhromažďova-ných akustickou vlnou neprispieva sicek celkovému počtu párov rekombinovanýchza jednotku času, ale umožňuje zvýšit po-diel párov rekombinovaných žiarivo. Zvýše-nie podielu žiarivej rekombinácie je možnépreto, že rýchlym vyprázdněním týchto cen-tier sa na dobu odpovedajúcu době životaprebytočných nosičov, t. j. dobu potrebnú narekombináciu, o niekolko rádov zvýši kon-centrácia volných nosičov. Pri takejto zvý-šenej koncentrácii sa podiel žiarivých pre-chodov móže značné zvýšit až blízko kuhodnotě, ktorá sa dosahuje napr. v luminis-cenčných diodách.

Claims (1)

1. 3 Pře využitie popísaného javu na zviditel-něme akustického póla pomocou žiarivejrekombinácie může byť dQležité, že maxi-mum koncentrácií oboch druhov nosičov jev tomže mieste. Nastane to vtedy, ked nábo-je jednotlivých druhov nosičov majú opačnéznamienka. Je tomu tak preto, že elektricképolia vytvořené týmito nosičmi sa kompen-zujú tak, že celkové pole je blízké nule. Pre-tože elementárne náboje nosičov sú opačné,musí byť celková koncentrácia jednýchblízka koncentrácií druhých. Keď je elek-trická vodivost spůsobená komplementárny-mi nosičmi, ktoré mQžu navzájom rekombi-novať, pravděpodobnost rekombinácie budeúměrná súčinu koncentrácií oboch druhov nosičov, takže jej maximum musí byť v mies- te spoločného maxima koncentrácií nosičov. O praktickej použitelnosti uvedeného javurozhoduje absolútna hodnota luminiscenč-nej svietivosti pri použitelných podmien-kach a hodnota kontrastu zobrazenia akus-tickej vlny t. j. poměr rozdielu svietivostiv maximě a minime svietivosti a strednejhodnoty svietivosti pri jednotkovej hodnotěamplitúdy akustickej vlny. Uvedenu moduláciu luminiscencie je mož-né použit na zviditeínenie akustického pó-la, čo může mať značný význam pre akus-tická defektoskopiu, resp. akustická holo-grafiu. PREDMET Spósob zviditeínenia akustického pol'av polovodičoch pomocou luminiscencie, vy-značujúcí sa tým, že sa akustoelektricky ak-tívnou vlnou vo vodivom materiáli priesto-rove moduluje koncentrácia nosičov náboja, YNÁLEZU čím sa při nerovnovážnej koncentrácií no-sičov náboja zapříčiní priestorová modulá-cia žiarivej rekombinácie nosičov nábojapodlá rozloženia akustického pol’a.