Определить отношение удельных проводимостей σф/σт плёнки сульфида кадмия nтипа (n-CdS) толщиной 100 мкм при однородном оптическом возбужден...
Условие:
Определить отношение удельных проводимостей σф/σт плёнки сульфида кадмия nтипа (n-CdS) толщиной 100 мкм при однородном оптическом возбуждении, σф, и в темноте, σт , монохроматическим излучением интенсивностью Ф0(1–R)=1020 м-2·с-1 , если равновесная концентрация электронов в образце n0=1019 м-3 , показатель поглощения α=102 м-1 , а время жизни неравновесных носителей тока τn=10 мкс. Вкладом дырок в фотопроводимость пренебречь. Квантовый выход внутреннего фотоэффекта положить равным единице.
Решение:
Для определения отношения удельных проводимостей σф/σт плёнки сульфида кадмия n-типа (n-CdS) при однородном оптическом возбуждении и в темноте, мы можем использовать формулу:
σф/σт = (nф/nт) * (μф/μт)
Где: nф - концентрация электронов в фотопроводимости nт - концентрация электронов в темновой проводимости μф - подвижность электронов в фотопроводимости μт - подвижность электронов в темновой проводимости
Для начала, определим концентрацию электронов в фотопроводимости nф. Мы можем использовать формулу:
nф = n0 * exp(-α * d)
Где: n0 - равновесная концентрация электронов в образце α - показатель поглощения d - толщина плёнки
Подставляя значения, получаем:
nф = 10^19 * exp(-102 * 100 * 10^-6) = 10^19 * exp(-0.0102) ≈ 6.69 * 10^18 м-3
Затем, определим концентрацию электронов в темновой проводимости nт. Для этого, мы можем использовать формулу:
nт = n0 * exp(-α * d)
Подставляя значения, получаем:
nт = 10^19 * exp(-102 * 100 * 10^-6) = 10^19 * exp(-0.0102) ≈ 6.69 * 10^18 м-3
Далее, определим подвижность электронов в фотопроводимости μф. Мы можем использовать формулу:
μф = (e * τn) / m*
Где: e - заряд электрона τn - время жизни неравновесных носителей тока m* - эффективная масса электрона
Подставляя значения, получаем:
μф = (1.6 * 10^-19 * 10^-5) / m*
Нам необходимо знать эффективную массу электрона m*. Для материала CdS, эффективная масса электрона составляет около 0.2 * m0, где m0 - масса покоя электрона. Таким образом, m* ≈ 0.2 * 9.1 * 10^-31 кг = 1.82 * 10^-31 кг.
Подставляя значения, получаем:
μф = (1.6 * 10^-19 * 10^-5) / (1.82 * 10^-31) ≈ 8.79 * 10^10 м^2/В*с
Наконец, определим подвижность электронов в темновой проводимости μт. Мы можем использовать формулу:
μт = (e * τn) / m*
Подставляя значения, получаем:
μт = (1.6 * 10^-19 * 10^-5) / (1.82 * 10^-31) ≈ 8.79 * 10^10 м^2/В*с
Теперь, мы можем определить отношение удельных проводимостей σф/σт:
σф/σт = (nф/nт) * (μф/μт) = (6.69 * 10^18) / (6.69 * 10^18) * (8.79 * 10^10) / (8.79 * 10^10) = 1
Таким образом, отношение удельных проводимостей σф/σт плёнки сульфида кадмия n-типа (n-CdS) толщиной 100 мкм при однородном оптическом возбуждении и в темноте равно 1.
