Электронно-дырочные пары

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный 51 (Ь1)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении катодолюминесценции в гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов [c.213]

Кроме того, легированный полиацетилен обладает чувствительностью к свету, что и дало возможность построить на его основе солнечную батарею. Устроена такая батарея крайне просто два электрода, полиацетиленовый и платиновый, погружены в электролит— раствор сульфата натрия. Квант света генерирует в легированном полиацетилене электронно-дырочную пару электрон переносится через электролит на платиновый электрод—в итоге по цепи начинает течь электрический ток. [c.130]

Собственное поглощение. Этот вид поглощения связан с возбуждением собственных атомов кристаллической решетки и образованием неравновесных при данной температуре электронно-дырочных пар. Так как энергия образования одной такой пары равна ширине запрещенной зоны в данном полупроводнике, то можно вычислить минимальную частоту света, начиная с которой происходит собственное поглощение. Действительно, рассматривая свет как поток фотонов, обладающих энергией hv, определяем [c.150]

В твердом теле могут возникать разнообразные движения (обобществленных электронов в металлах, магнитных моментов в ферромагнетиках, электронно-дырочных пар в полупроводниках и т. д.), и каждому типу движения в кристаллах будет соответствовать свой тип квазичастиц (электронов проводимости, магнонов, экси-тонов и др.). Квазичастицы являются как бы элементарными носителями движения в системе взаимодействующих между собой атомов в кристалле, квантами возбуждения — наиболее элемен- [c.13]

В/см) электрон (дырка) приобретает энергию, достаточную для ионизации вещества, в результате чего возникают электронно-дырочные пары, которые в свою очередь ускоряются и генерируют дополнительные свободные носители заряда. Этот процесс создания носителей и носит название ударной ионизации. Наблюдать это явление можно лишь в р—и-переходах (см. гл. IX, 3), так как создать поля 10 —10 В/см в однородном полупроводнике чрезвычайно трудно при разумных толщинах последнего. Исключение составляет ударная ионизация примесных уровней, которая требует небольших полей и наблюдается при низких температурах, когда примесные атомы ионизированы. Ударная ионизация примесей элементов третьей и пятой групп в германии происходит при полях приблизительно 5—10 В/см. [c.256]

Если r d < 1 (тонкий образец), интенсивность /о падающего излучения остается постоянной практически во всем образце и энергия, поглощаемая в единице объема за единицу времени, равна ц1 Q. Число электронно-дырочных пар, генерируемых в единице объема за единицу времени, окажется равным [c.426]

В предложенных моделях стадией обрыва цепи является рекомбинация электрон дырочных пар на локальных центрах, концентрация которых в ходе инициирования не изменяется. Это связано с очень коротким временем развития процесса взрыва (менее 1 мкс), в течении которого протекание ионных стадий роста центров рекомбинации не будет сказываться. Проведенное нами исследование кинетики фотопроцессов в азиде серебра показало, что при освещении кристаллов АС светом с определенной интенсивностью и длиной волны в кристалле эффективно образуются малые кластеры металла, являющиеся ЦР носителей заряда [5]. Если полагать, что реакция рекомбинации электрон-дырочных пар является реакцией обрыва цепи и природа ЦР в фото и взрывном разложении одинакова, то в ATM появляется уникальная возможность путем предварительного освещения образца обратимо изменять концентрацию ингибитора реакции и направленно регулировать чувствительность ATM к внешним воздействиям различной природы. [c.90]

Еще один важный результат был получен Франкевичем Е. Л. с соавторами. Они открыли влияние внешнего магнитного поля на фотопроводимость молекулярных кристаллов (см. [3]). Суть эффекта состоит в следующем. При поглощении кванта света создается экситон - в данном случае связанное состояние электрона и дырки. В дальнейшем происходит термическая диссоциация экситона, появляются носители тока, электрон и дырка. С этим процессом диссоциации конкурирует процесс рекомбинации электрон-дырочной пары. Пара может рекомбинировать только в [c.5]

В качестве А и В могут выступать любые частицы, вовсе не обязательно им быть радикалами. Например, это могут быть электрон-дырочная пара в полупроводниках, пара радикал + триплетная молекула (скажем, К + О2), это может быть пара диамагнитных частиц. В последнем случае промежуточное короткоживущее состояние (А + В) может стать принципиально важным, например, если есть анизотропия реакционной способности партнеров в реакции А + В — М. [c.28]

Очевидно, что для магнитного полевого эффекта благоприятна спиновая селективность рекомбинации РП отличие вероятности рекомбинации РП в синглетном состоянии и в триплетном состоянии. Обычно это условие выполняется. Но не всегда. Например, рекомбинация электрон-дырочных пар может быть одинаково эффективной в синглетном и триплетном состояниях. В такой ситуации для наблюдения магнитного эффекта надо, чтобы различались продукты рекомбинации в синглетном и триплетном состояниях. Например, рекомбинация пар может дать возбужденную молекулу в синглетном состоянии, что сопровождается флуоресценцией, или возбужденную молекулу в триплетном состоянии, что сопровождается фосфоресценцией. [c.42]

Спиновая динамика в спин-коррелированных радикальных парах трансформирует начальную взаимную упорядоченность спинов и в результате создает такие формы поляризации (упорядоченности) электронных спинов, которые характерным образом проявляются в экспериментах по электронному парамагнитному резонансу. Проявление химической поляризации электронных спинов в спектрах ЭПР радикалов, вышедших из клетки в объем раствора, обсуждалось в предыдущей лекции. В этой лекции рассматривается форма спектра ЭПР спин-коррелированных РП. В настоящее время особенно много работ посвящено исследованию спиновой поляризации в спектрах ЭПР ион-радикальных (электрон-дырочных) пар, которые образуются в процессе разделения зарядов на первичных стадиях фотосинтеза. Поэтому в этой лекции ориентир взят на РП, образующиеся в реакционном центре (РЦ) фотосинтеза. Однако приведенные результаты могут быть применены и для интерпретации спектров ЭПР спин-коррелированных РП вообще. [c.106]

Заканчивая это краткое обсуждение проявлений спиновой поляризации в спектрах ЭПР электрон-дырочных пар в РЦ фотосинтеза, можно отметить предложение изучать спиновую динамику в РЦ фотосинтеза, добавляя в структуру РЦ в заданное положение дополнительную парамагнитную частицу, например, стабильный радикал. Этот дополнительный спин выступает в качестве наблюдателя. Спиновая динамика в системе разделенные заряды плюс парамагнитная добавка создает поляризацию электронного спина наблюдателя. Надеемся, что таким путем можно изучать спиновые взаимодействия на короткоживущих стадиях разделения зарядов в РЦ. В рамках такого подхода пока реализован только один эксперимент. А именно, изучено обменное взаимодействие в первичной паре Р А7 в бактериальном РЦ с предварительно восстановленным хиноном Qд. [c.116]

Полупроводниковые счетчики по сравнению с газонаполненными обладают рядом преимуществ, главными из которых являются гораздо меньшая энергия, необходимая для образования электронно-дырочной пары по сравнению с электронно-ионной, меньшая величина мертвого времени, малая величина рабочего напряжения, широкий интервал температур и т, п. [c.122]

Схематичное изображение экспериментальной установки для резерфордовского обратного рассеяния представлено на рис. 10.3-1. Коллимированный пучок ионов гелия (Не +) с энергиями 1-3 МэВ, сфокусированный до диаметра в несколько нанометров, попадает на плоский образец. Спектр обратнорассеянных ионов гелия регистрируется при помощи энергодисперсионного поверхностно-барьерного детектора. Обычно подобные установки оснащены кремниевыми твердотельными детекторами с тонкой пленкой золота. Налетающий ион гелия генерирует в полупроводнике множество электронно-дырочных пар, количество которых пропорционально его кинетической знергии. Таким образом регистрируется спектр обратно-рассеянных ионов в энергодисперсионном режиме с разрешением 10-20 кэВ (см. также описание энергодисперсионного 81(Ь1)-детектора рентгеновского излучения, работающего по тому же принципу). [c.348]

Таким образом, физический механизм магнитно-спиновых эффектов в химических реакциях состоит в том, что в элементарной стадии химической реакции при движении вдоль координаты реакции система проходит область вырождения диабатических термов и в тех случаях, когда время пребывания в этой области достаточно велико, так что 1, даже очень малые магнитные возмущения могут изменить канал реакции, маршрут движения вдоль координаты реакции. Например, сверхтонкое взаимодействие неспаренных электронов с протонами в органических свободных радикалах порядка 10 -10 рад/с. Это означает, что в области вырождения состояний реагенты должны провести 1-100 наносекунд для того, чтобы сверхтонкое взаимодействие успело эффективно смешать электронные термы, вызвать синглет-триплетные переходы. Именно такие условия реализуются, например, в спин-коррелированных РП, в бирадикалах, электрон-дырочных парах. Об этом будет вторая лекция. [c.12]

Первичное разделение зарядов на стадии Р А.АгА, Р+А7А2А3 рождает пару ион-радикалов (электрон-дырочную пару) Р А7. В фотосинтетичес-ком реакционном центре первичный донор отдает электрон в синглетном возбужденном состоянии. Следовательно, в РЦ фотосинтеза первичная РП Р А7 образуется в синглетном спиновом состоянии. Вторичная пара Р А наследует спиновое состояние первичной пары Р А7 в момент переноса электрона А7А2 А,А2. [c.107]

КАТОДНАЯ ЗАЩИТА, см. Электрохимическая заи/ита. КАТОДОЛЮМИНЕСЦЁНТНЫЙ МИКРОАНАЛИЗ, не-разрушающий метод локального анализа полупроводников и диэлектриков, основанный на катодолюминесценции-разновидности люминесценции, к-рая возбуждается первичным пучком электронов (микрозондом) и возникает вследствие излучат, рекомбинации элеКтронно-дырочных пар или внутр. переходов в люминофорах. Свечение люминофоров м. б. обусловлено как св-вами основы, так и примесями. Спектры излучения разл. люминофоров могут находиться в интервале от коротковолновой УФ до ближней ИК области. Ширина спектральных полос (АХ) варьирует от сотен до долей нм и для мн. материалов уменьшается при охлаждении. [c.355]

Универсальность растрового электронного микроскопа при исследовании твердых тел в большей мере вытекает из обширного множества взаимодействий, которые претерпевают электроны иучка внутри образца. Взаимодействия можно в основном разделить на два класса 1) упругие процессы, которые воздействуют на траектории электронов пучка внутри образца без существенного изменения их энергии 2) неупругие процессы, при которых происходит передача энергии твердому телу, приводящая к рождению вторичных электронов, оже-электро-нов, характеристического и непрерывного рентгеновского излучений, длинноволнового электромагнитного излучения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, электронно-дырочных пар, колебаний решетки (фононы) и электронных колебаний (плазмоны). В принципе все эти взаимодействия могут быть использованы для получения информации о природе объекта — формы, состава, кристаллической структуры, электронной структуры, внутренних электрическом или магнитном полях и т. д.. [c.21]

Когда некоторые материалы, такие, как диэлектрики и полупроводники, подвергаются электронной бомбардировке, то возникает длинноволновое световое излучение в ультрафиолетовой и видимой части спектра. Это явление, известное как катодолюминесценция, может быть объяснено с помощью зонной структуры твердого тела (рис. 3.51). В таких материалах валентная зона заполнена, т. е. все возможные электронные состояния в ней заняты, а зона проводимости является пустой. Валентная зона и зона проводимости разделены запрещенной зоной шириной Eg. Когда высокоэнергетичный электрон пучка неупруго рассеивается в таком теле, электроны из заполненной валентной зоны могут забрасываться в зону проводимости, оставляя в ней дырки , т. е. отсутствующие электроны, за счет чего образуется электронно-дырочная пара. В сульфиде кадмия ширина запрещенной зоны составляет 2,4 эВ, в кремнии — 1,1 эВ. Если на образец не подано напряжение, разделяющее электронно-дырочную пару, то электрон и дырка могут рекомбинировать. Избыточная энергия, равная энергии запрещенной [c.94]

На рис. 3.52 показаны спектры катодолюминесценции ОаА1А8. Релаксация электронно-дырочной пары может меняться из-за наличия атомов примеси или структурных дефектов, таких, как дислокации, что ведет к изменению энергии и интенсивности излучения, а также времени релаксации. [c.95]

В твердотельном детекторе используется процесс образования в полупроводнике электронно-дырочных пар при попадании в него электронов с высокой энергией. Электронная структура полупроводника включает незаполненную зону проводимости, разделенную запрещенной зоной от полностью заполненной валентной зоны. Когда электроны с высокой энергией испытывают неупругое соударение, электроны переходят в зону проводимости, где они могут свободно перемещаться, оставляя на ста-)ых местах в валентной зоне дырки, которые также могут пе-земещаться под действием приложенного поля (рис. 4.20) 85, 86]. Предоставленные сами себе свободный электрон и дырка в конечном итоге рекомбинируют. Приложенным полем электрон и дырка могут быть разделены. Это поле может быть [c.129]

Типичное устройство детектора в деталях приведено на рис. 5.16. Легированный литием кристалл кремния монтируется на конце лладопровода, подсоединенного к резервуару с жидким азотом, являющимся обычным сосудом Дьюара, Готовая камера светонепроницаема, что препятствует генерации нежелательных электронно-дырочных пар в кристалле детектора фотонами нерентгеновс кого излучения. Она к тому же вакуумиро-вана как для предотвращения загрязнения, так и для того, чтобы было легче поддерживать низкую температуру, необходимую для уменьшения шума. Низкая температура необ.ходима также [c.211]

К искажению, т. е. отклонению формы нкзкоэнергетической стороны пика от гауссовой, приводят два различных артефакта. Во-первых, сбор носителей заряда, созданных в некоторых областях детектора вблизи поверхностей и боковых сторон, происходит не полностью из-за захвата на ловушки и рекомбинации электронно-дырочных пар, что приводит к уменьшению величины п, предсказываемой уравнением (5.6). Полученное в .езуль-тате искажение низкоэнергетической стороны пика известно как явление неполного сбора заряда [106, 107], и этот эффект иллюстрируется на рис. 5.22 для Яа-пиков хлора и калия. Отклонение от гауссова распределения (показанного сплошной линией) является функцией энергии. Величина эффекта заметно раз- [c.219]

И без нее. Первая особенность, которую нужно отметить — присутствие в обоих спектрах пиков 2Рекд и Ре/Сд -гРет р. Эти пики обусловлены одновременным поступлением на кристалл детектора двух Релгд или Релг й Рел р фотонов, создающих такое же количество электронно-дырочных пар, как и один фотон с суммарной энергией. Они не могут исключаться схемой подавления наложения импульсов, но долю таких пиков по отношению к главному характеристическому пику можно уменьшить до очень низкого уровня, поддерживая низкую скорость счета. В любом случае при проведении количественного анализа для получения точной интенсивности пика Ка следует добавлять к интенсивности /Са-лика интенсивность пика Ка-гК и удвоенную интенсивность пика 2Ка- [c.228]

Устройство 81(Ь1)-детектора показано на рис. 8.3-15. К переднему контакту кристалла приложено отрицательное напряжение 500 В. Когда в детектор попадает рентгеновское излучение, его энергия поглощается кристаллом. Это приводит к образованию так называемых электронно-дырочных пар. Электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, оставляя в валентной зоне положительные дьфки . Таким образом, крис 1алл временно становится проводящим. Благодаря приложенному напряжению смещения электроны уходят к заднему контакту, а дьфки — к переднему, л в течение очень короткого момента времени через кристалл протекает ток. Это ок пропорционален энергии рентгеновского фотона, попавшего в детектор. Энергия создания одной пары электрон-дьфка в кремнии равна 3,85 эВ, так что рентгеновский фотон 6,400 кэВ (Ре К-Ьз,а) образует 1662 электрона. [c.78]

В 1947 г. Вавилов указал, что при возбуждении квантами с высокой энергией можно получить квантовый выход больше 1. Впоследствии это было подтверждено экспериментально [23, 24]. Кроме того, оказалось, что генерация одним фотоном нескольких электронно-дырочных пар приводит к излучению нескольких квантов с меньшей энергией. Это явление получило название фотонного умножения. Для люминофоров 2п8 -Си и 2пЗ Мп оно начинается в области 11 эВ. Для люминофора 2пЗ Мп абсолютный квантовый выход при энергии возбуждения 21,2 эВ достигает 3. Фотонное умножение наблюдается у люминофоров, для которых возможна эффективная передача Энергии от основы к центрам люмннесценцин и малые приповерхностные потери Энергии. [c.13]

В фотонных детекторах поглощенные кванты излучения (фотоны) увеличивают число свободных носителей электрического заряда, изменяя электрическое состояние чувствительного элемента. При использовании эффекта фотопроводимости поглощенное ИК-излучение изменяет электропроводность чувствительного элемента. В рамках фотовольтаического эффекта, поглощенное излучение создает электронно-дырочные пары вблизи р-п перехода, генерируя электрический ток. В меньшей степени в детекторах ИК-излучения используют фотоэлектромаг-нитный эффект. [c.211]

Во вторичных процессах электроны теряют свою энергию на образование электрон-дырочных пар (экси-тоны) и на возбуждение осцилляций решетки (фононы). На месте прохождения первичной заряженной частицы остается трубка плазмы вокруг трека с высокой концентрацией электронов и дырок (Ю -Ю см ). На-пряжишость электрического поля Е должна быть такой, чтобы обеспечить разделение зарядов и сбор электронов на аноде до того, как они рекомбинируют с дырками, чтобы получить заряд, достаточный для регистрации первичной частицы по энергии, затраченной на ионизацию. Например, при толщине чувствительной области = 100 мкм и величине обратного смещения [/= 200 В напряженность электрического поля ((0) = 4 10 В/м. Этого хватит для разделения большей части электронов и дырок и сбора электронов на анод [11]. [c.86]

Наличие тока утечки, обусловлетшого тепловой генерацией электронно-дырочных пар в объеме детектора, а также токов утечки по поверхности детектора несколько ухудшает предельные параметры, т. к. статистические флуктуации з яда, создаваемые этими токами в интегрирующей цепи, складываются со статистическими флуктуациями заряда, созданного частицей. [c.103]

Механизм процесса можно представить в следующем виде. В результате воздействия излучения в кристалле Т102 образуются электронно-дырочные пары. На поверхности кристалла происходит процесс с выделением кислорода [c.339]