Photogalvanischer Effekt

Dieser Artikel wurde den Mitarbeitern der Redaktion Physik zur Qualitätssicherung aufgetragen. Wenn Du Dich mit dem Thema auskennst, bist Du herzlich eingeladen, Dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch darüber findet derzeit nicht auf der Artikeldiskussionsseite, sondern auf der Qualitätssicherungs-Seite der Physik statt.

Photogalvanische Effekte in Halbleitern werden durch das Messen von Photoströmen beobachtet, wenn die Halbleiterprobe mit Terahertzstrahlung beleuchtet wird. Dadurch ermöglicht sich eine Analyse von Nichtgleichgewichtsprozessen der Ladungen in Halbleitern.

Beschreibung

Da Terahertzstrahlung Energie im Millielektronvoltbereich besitzt, kann davon ausgegangen werden, dass Elektronen in typischen Halbleitern die Bandlücke im Elektronvoltbereich durch optische Anregung nicht überwinden können. Das Auftreten von Photoströmen in Halbleitern aufgrund Terahertzbeleuchtung und ohne Anlegen einer externen Vorspannung wird somit auf ein Ungleichgewicht von Ladungen im k-Raum zurückgeführt. Die bestrahle Probe kann deshalb als eine Stromquelle betrachtet werden.

Die vom Halbleiter absorbierte Strahlung erzeugt einen Gleichstrom, der phänomenologisch beschrieben wird durch die Entwicklung des elektrischen Strahlungsfeldes E = E(ω) in eine Potenzreihe mit der Frequenz ω. Die nicht verschwindenden Terme der Entwicklung in niedrigster Ordnung beschreiben die induzierte Photostromdichte in der Probe durch:

$j_\lambda=\sum_{\mu,\nu} \chi_{\lambda \mu \nu} E_\mu E^*_\nu$

dabei ist

$E^*_\mu=E^*_\mu(\omega)=E_\mu(-\omega)$

die komplexe Konjugation von E_μ und χ_λμν stellt den Entwicklungskoeffizient dar, der ein Tensor vom dritten Grades ist.

Literatur

• Wolfgang Weber: Terahertzlaserinduzierte Photogalvanische Effekte in Halbleiter-Quantenfilmen und deren Anwendung. Regensburg 2008 (Dissertation, Universität Regensburg, Auf Archivserver deposit.d-nb.de).