скачать книгу бесплатно
Все науки. №4, 2023. Международный научный журнал
Ибратжон Хатамович Алиев
Международный научный журнал «Все науки», созданный при OOO «Electron Laboratory» и Научной школы «Электрон», является научным изданием, публикующим последние научные результаты в самых различных областях науки и техники, представляя собой также сборник публикаций по вышеуказанным темам коллегией авторов и рецензируемый редколлегией (учёным советом) Научной школы «Электрон».
Все науки. №4, 2023
Международный научный журнал
Главный редактор Ибратжон Хатамович Алиев
Иллюстратор Ибратжон Хатамович Алиев
Иллюстратор Оббозжон Хокимович Кулдашов
Иллюстратор Султонали Мукарамович Абдурахмонов
Иллюстратор Боходир Хошимович Каримов
Дизайнер обложки Ибратжон Хатамович Алиев
Дизайнер обложки Раънохон Мукарамовна Алиева
Дизайнер обложки Боходир Хошимович Каримов
Научный руководитель Боходир Хошимович Каримов
Заместитель Научного руководителя Султонали Мукарамович Абдурахмонов
Экономический руководитель Фаррух Муроджонович Шарофутдинов
Экономический консультант Ботирали Рустамович Жалолов
Корректор Гульноза Мухтаровна Собирова
Корректор Абдурасул Абдусолиевич Эргашев
Корректор Екатерина Александровна Вавилова
© Ибратжон Хатамович Алиев, иллюстрации, 2023
© Оббозжон Хокимович Кулдашов, иллюстрации, 2023
© Султонали Мукарамович Абдурахмонов, иллюстрации, 2023
© Боходир Хошимович Каримов, иллюстрации, 2023
ISBN 978-5-0060-3900-1 (т. 4)
ISBN 978-5-0059-5898-3
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
ОПТИЧЕСКАЯ И ЗВУКОВАЯ ПАМЯТЬ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
УДК 535.215.31
Каримов Боходир Хошимович
Кандидат физико-математических наук, доцент физико-технического факультета Ферганского государственного университета
Каримов Шавкат Боходирович
Соискатель физико-технического факультета Ферганского государственного университета
Алиев Ибратжон Хатамович
Студент 3 курса факультета математики-информатики Ферганского государственного университета
Ферганский государственный университет, Фергана, Узбекистан
Аннотация. Фото-ЭДС (или фотонапряжение) в полупроводниках независимо от ее природы не может превышать ширину запрещенной зоны, т.е. несколько Вольт/см.
Ключевые слова: фото-ЭДС, фотовольтаический ток, кристаллы без центра симметрии, полупроводники, тензоры третьего ранга, энергии уровня Ферми.
Annotation. PHOTOEDC (or photovoltage) in semiconductors, regardless of its nature, cannot exceed the band gap width, i.e. several volts/cm.
Keywords: PHOTOEDC, photovoltaic current, crystals without a center of symmetry, semiconductors, third-rank tensors, Fermi-level energies.
Например, в однородном полупроводнике Демберовское (диффузионное) фото напряжение для сколь угодно большой интенсивности возбуждающего света не превышает значения [1].
(1)
где E
– ширина запрещенной зоны полупроводника, n
и n
– соответственно неравновесная и равновесная концентрации носителей, N
– плотность состояний.
Другим примером может служить возникающие фотонапряжение при освещении p-n —перехода [2].
(2)
которое также не превышает E
. Здесь n
и p
– соответственно концентрации электронов в n – области и дырки в р – области. E
и E
– энергии уровня Ферми в n – и р – областях.
Исключение из этого правила составляли лишь полупроводниковые текстуры в которых наблюдается эффект аномально больших фото напряжений (АФН эффект), обусловленный сложением элементарных фото-ЭДС Дембера (1) или элементарных фото-ЭДС (2), развивающихся на отдельных р-n —переходах текстуры [3].
В таких текстурах из напыленных слоев CdTe, Ge, Si, GaAs, PbS, CdSe и т. д. фото напряжения могут достигать значений порядка нескольких сотен Вольт на сантиметр длины в направлении сложения элементарных фото-ЭДС (1) или (2).
В последние годы стало ясно, что в термодинамических неравновесных условиях возможны токи иной природы, обусловленные отсутствием среды центра симметрии. Важнейшим этого класса эффекта является аномальный фотовольтаический эффект (АФ эффект).
АФ эффект заключается в том, что при равномерном освещении короткозамкнутого сегнетоэлектрика через него протекает стационарный ток, который в [4,5] был назван фотовольтаическим. Было показано, что именно фотовольтаический ток приводит к аномальному фотовольтаическому эффекту (АФ эффект) в сегнетоэлектрике.
Аномальный фотовольтаический эффект, обнаруженный для сегнетоэлектриков впервые в [4,5] является частным случаем АФ эффекта, описываемого для кристаллов без центра симметрии тензором третьего ранга ?
[5,6]:
(3)
Согласно (3), при равномерном освещении линейно поляризованным светом однородного кристаллов без центра симметрии (сегнето, пиро или пъезоэлектрического кристалла) в нем возникает фотовольтаический ток J
, знак и величина которого зависят от ориентации вектора поляризации света с проекциями E
E
.
Компоненты тензора ?
отличны от нуля для 20 ацентричных групп симметрии. Если электроды кристалла разомкнуть, то фотовольтаический ток J
генерирует фотонапряжения
где ?
и ?
соответственно темновая и фотопроводимость, l расстояние между электродами. Генерируемое фотонапряжения в кристаллах без центра симметрии порядка (10
—10
). В/см. В соответствии с (3) и симметрией точечной группы кристалла можно написать выражения для фотовольтаического тока J
. Сравнение экспериментальной угловой зависимости J
(b) с (3) позволяет определить фотовольтаический тензор a
или фотовольтаический коэффициент
(a* – коэффициент поглощения света).
В работе [10] определен фотовольтаический коэффициент в кристаллах ниобата лития порядка K = (2—3) ? 10
A?см? (Вт)
.
В настоящей работе сделан обзор и обсуждена фотовольтаическая, оптическая (фоторефрактивная) и звуковая память в кристаллах ниобата лития.
Использование в голографической записи в LiNbO3: Fe дает преимущества. В этом случае запись осуществляется фотовольтаическим эффектом (ФЭ) соответствующей фотовольтаическому току.
Ниобат лития широко применяется в голографии и запоминающих устройствах благодаря своим прекрасным сегнето- и пьезоэлектрическим свойствам. Подобно тому, как магнитные материалы «запоминают» магнитное поле, сегнетоэлектрики в определенных условиях могут «запомнить» электрическое поле.
1. ОПТИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
Влияние неравновесных носителей на двулучепреломленние сегнето и пьезоэлектрических кристаллах получило в литературе название фоторефрактивного эффекта (ФР эффект) и нашёл широкое использование для регистрации объемных голограмм. ФР эффект заключается в следующем. В результате локального освещения сегнето или пьезоэлектрического кристалла интенсивным проходящим светом (сфокусированным лучом лазера) в объеме кристалла внутри светового пучка имеет место обратимое изменение двулучепреломления, главным образом за счёт изменения показателя преломления необыкновенного луча n
. Величина этого изменение достигает 10
-10
для некоторых пироэлектриков (LiNbo
LiTa0
), а время его существования может изменяться в широких пределах, от миллисекунд в BaTiO
до месяцев в LiNbO
. Запись голограммы осуществляется благодаря объемной модуляции значения Dn, соответствующей модуляции записывающего луча. Разрешающая способность записи исключительно высокие, 10
—10
лин/мм. [7, 9].
Главное преимущество этого метода оптической памяти по сравнению с фотографическими слоями заключается в возможности параллельной записи, считывания и стирания.
Как показано знак, и величина фотовольтаического тока зависит от симметрии кристалла и поляризации света. Фотовольтаический ток приводит к генерации в том же направлении аномально больших фотонапряжений. Таким образом, за время экспозиции t в кристалле возникает макроскопическое поле.
(5)
Благодаря линейному электрическому эффекту поле приводит к ФР эффекту:
(6)
