Взаимодействие электронов с поверхностными акустическими волнами (стр. 3 из 3)
Величина акустоэлектрического эффекта, так же как и значение электронного поглощения звука, зависит от частоты УЗ. Акустоэлектрический эффект максимален, когда длина волны оказывается одного порядка с радиусом дебаевского экранирования для свободных электронов. Акустоэдс существенно меняется с изменением
и имеет максимум в области значений 
, где электронное поглощение звука также максимально. Такие зависимости наблюдаются в фотопроводящих полупроводниках, в которых значительные изменения проводимости происходят при изменении освещенности.Акустоэлектрический эффект экспериментально наблюдается в металлах и полупроводниках. Однако в металлах и центросимметричных полупроводниковых кристаллах, таких, как Ge и Si, он невелик из-за слабого акустоэлектронного взаимодействия. Значительный акустоэлектрический эффект (на 5 - 6 порядков больший, чем в Ge) наблюдается в пьезополупроводниках (CdS, CdSe, ZnO, CaAs, InSb и др.). За счет сильного пьезоэлектрического взаимодействия электронов проводимости с акустической волной на частотах
и образцах длиной около 1 см возникает акустоэдс 
нескольких вольт при интенсивности звука 1 Вт/см2.Особый характер носит акустоэлектрический эффект в полупроводниках, помещенных в сильное электрическое поле E, где коэффициент электронного поглощения УЗ зависит от скорости дрейфа носителей
. При сверхзвуковой скорости дрейфа ( 
) коэффициент 
меняет знак и вместо поглощения звуковой волны происходит ее усиление. При этом акустоэдс также меняет знак: звуковая волна уже не увлекает, а тормозит электроны проводимости. Средняя сила, действующая на электрон, направлена в сторону, противоположную направлению распространения волны, так что воздействие УЗ уменьшает электрический ток в образце - акустоэлектрический ток вычитается из тока проводимости.В сильных электрических полях акустоэлектрический эффект имеет место даже в отсутствие внешней волны, из-за того что в полупроводнике происходит генерация и усиление фононов внутри конуса углов
вокруг направления дрейфа носителей, для которых vdcos q > vs – акустический аналог Черенкова-Вавилова излучения. Сила, действующая на носители со стороны нарастающего фононного потока, имеет направление, противоположное дрейфу носителей. В результате происходит их эффективное торможение, приводящее к неоднородному перераспределению электрического поля в образце (образуется т. н. акустоэлектрический домен) и падению полного тока в нем. На опыте этот эффект обычно наблюдается но отклонению электрического тока через образец от его омического значения 
, где U - приложенное к образцу напряжение.Из-за анизотропии акустоэлектронного взаимодействия генерация фононов может происходить преимущественно вдоль какого-либо направления
, не совпадающего с направлением дрейфовой скорости электронов 
, поэтому акустоэлектрическая сила, действующая на носители, будет иметь составляющую n, перпендикулярную дрейфовой скорости. В этом случае наблюдается разность потенциалов в направлении, перпендикулярном приложенному электрическому полю (рис. 4, а),- возникает поперечный акустоэлектрический эффект. Кроме того, неоднородное по сечению кристалла распределение усиливаемых фононов приводит за счет акустоэлектрического эффекта к появлению в кристалле вихревого тока, а следовательно, и магнитного момента, направленного перпендикулярно как скорости дрейфа , так и направлению преимущественной генерации фононов .Значительный акустоэлектрический эффект наблюдается при распространении поверхностной акустической волны по поверхности проводящего кристалла. На опыте акустоэлектрический эффект обычно наблюдается в слоистой структуре пьезоэлектрик - полупроводник. Переменное электрическое поле, возникающее в пьезоэлектрике за счет пьезоэффекта и сопровождающее волну, проникает в полупроводник и вызывает токи и перераспределение свободных носителей в приповерхностном слое. Поскольку движение носителей происходит как параллельно границе раздела, так и перпендикулярно к ней, то в структуре наблюдается как продольный, так и поперечный акустоэлектрический эффект. Продольный акустоэлектрический ток неоднороден по сечению полупроводника: он максимален у поверхности и убывает, осциллируя, в глубь его, что приводит к появлению вихревых токов и возникновению магнитного момента. Поперечная компонента акустоэлектрического тока обусловливает появление поперечной акустоэдс, не меняющей знака при изменении направления распространения поверхностной акустической волны на противоположное.
Используемые иcточниrи информации
Викторов И.А. "Звуковые ПАВ в твредых телах." M91
Кравченко А.Ф. "Физические основы функциональной электроники" Новосиб. 2000
Зюбрик А.И. , Бурак Я.В. "Акустоэлектроника" Львов 86
Викторов И. А., Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике, М., 1966.
Физический энциклопедический словарь. Коллектив авторов М2000
Пустовойт В.И. "Взаимодействие электронных потоков с упругими волнами решетки" УФН 1969 т.97
Russian Scientific Network. Сайт по физике. http://www.nаturе.ru/
httр://рhys.wеb.ru/ – Научная сеть. МГУ им. Ломоносова
Physics News Update, http://aip.оrg/physnеws
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук,
194021 Санкт-Петербург, Россия http://www.ioffe.ru
bs.yandex.ru