Spôsob zviditeľnenia akustického poľa v polovodičoch pomocou luminiscencie

Číslo patentu: 214911

Dátum: 30.10.1984

Autori: Turek Ivan, Kolník Stanislav

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vynález sa zaoberá novým spôsobom zviditeľnenia akustického poľa, pri ktorom sa využíva priestorová modulácia koncentrácie elektrónov spôsobená interakciou elektrónov s akustickou vlnou šíriacou sa v polovodivom materiáli. Vtedy, keď je elektrická vodivosť materiálu nerovnovážna, napríklad keď je spôsobená jeho osvetlením, bude pri vhodných parametroch materiálu dochádzať i k luminiscencii, t. j. k rekombinácii nosičov elektrického náboja. Intenzita žiarivej rekombinácie závisí od koncentrácie nosičov náboja, takže vplyv akustickej vlny na priestorové rozloženie koncentrácie elektrónov sa prejaví priestorovou moduláciou intenzity luminiscencie, čo môže byť využité na sledovanie rozloženia akustického poľa. Účinnosť uvedenej modulácie luminiscencie je dostatočne veľká pri vysokých frekvenciách, takže vynález je možné použiť tam, kde je potrebné poznať rozloženie ultrazvukového poľa - napríklad, akustická defektoskópia, akustická holografia - a kde je možné narábať s dostatočne intenzívnymi ultrazvukovými vlnami.

Text

Pozerať všetko

amo mo WNÁLEZV (451 Vydané 301 U 84 A OBJEW .54 Spôsohizvíditłeľnenin akustickáho .poľa v polovndičuchpnmĺocou lu miniscencie, Vynález sa zaoberá novým spôsobom zviditeľnenia akustlckého poľa, pri ktorom sa využíva priestorová modulácia koncentrácie elektrónov spôsobená lnterakciou elektrónov s akustickou vlnou šíriacou sa v polovodlvom materiáli. Vtedy, ked je elektrická vodivosť materiálu nerovnovážna, napriklad keď je spôsobená jeho osvetlením, bude pri vhodných parametroch materiálu dochádzať i k luminlscencii, t. j. k rekomblnácii nosičov elektrického náboja. Intenzita žlarivej rekombinácie závisí od koncentrácie nosičov näboja, takže vplyv akustickej vlny na priestorové rozloženie koncentrácie elektrónov sa prejaví prlestorovou moduláciou intenzity luminiscencie, čo môže byt využité na sledovanie rozloženia akustického poľa.Účinnosť uvedenej modulácie luminiscencie je dostatočne velká pri vysokých frek venciách, takže vynález je možné použiť tam, kde je potrebné poznat rozloženie ultrazvukového poľa - napriklad, akustlcká defektoskopia, akustická holografia a kde je možne narábať s dostatočne intenzívnymi ultrazvukovými vlnami.vynález sa týka spôsobu zviditelnenia akustického poľa V polovodičoch pomocou iuminiscencie.Elektrické pole akustickej vlny v materiáloch s nenulovým koeficientom elektromechanickej väzby vytvára priestorovo-časové rozloženie náboja. Ak je elektrická vodivosť materiálu, v ktorom sa šíri akustická vlna časové modulovaná synchronne s akustickou vlnou, vytvára sa také rozloženie nosičov elektrického náboja, že jeho stredná hodnota v čase jednej periody bude závisiet od súradnice, sledujúc priestorovú závislosť deformácie akustickej vlny. Takéto rozloženie nosičov náboja bolo navrhnuté použiť na vytvorenie záznamu akustickej vlny spôsobom, ktorý sa dá použiť v materiáloch s vysokým koeficientom elektrooptickéhojavu a umožňuje optické čítanie záznamuPriestorové rozloženie .koncentrácie nosi čov náboja vytvorené naznačeným spôsobom môže byť využité i na zviditeľňovanie akustického poľa s využitím žiarivej rekombinácienosičov náboja. v ~Podstata spôsobu zviditeľnenia akustickeho poľa V polovodičoch pomocou luminis cencie spočíva v tom, žesa akusto-elektric- v,ky aktívnou vlnou vo vodivoriiř materiáli priestorové moduluje koncentrácia nosičov náboja, .čím sa pri nerovnovážnej koncentrácii nosičov náboja zapričinl priestorová modulácia žiarivej rekombinácie nosičov nábojae podľa rozloženia akustického poľa.Predpokladajme, že v uvažovanom materiáli je elektrická vodivosť spôsobená dvomi druhmi nosičov náboja a že je možné nezávisle regulovať elektrickú vodivosť sprostredkovanú jedným druhom nosičov náboja, napr. elektrónmi, nezávisle od vodivosti spôsobenej druhým druhom nosičov, napr. dier, alebo, že je aspoň možné regu lovať pomer týchto vodivosti. V takom pripade je možné napr. vhodnou moduláciou osvetlenia, dosiahnúť toho, že akustická vlna prostrednictvom elektrického poľa,ktoré vytvorí, vyvolá prúd nosičov, ktorého divergencia stredovaná po dobu jednej periody bude funkciou súradnice. To znamená, že koncentrácia nosičov nezostane všade rovnaká - nosiče náboja sa budú hromadiť v. miestach, v ktorých je rovnaká iáza časovej deformácie akustickej vlny voči časovej závislosti modulácie elektrickej vodivosti. Pokiaľ dierová vodivosť nebude modulovaná, alebo bude modulovaná výrazne menej ako vodivosť elektrónová, bude amplitúda priestorového rozloženia koncentrácie dier vyvolaná akustickou vlnou analogíckým spôsobom značne menšia ako amplitúda rozloženia elektronov.Ak sa akustická vlna bude šíriť v materiáli s monopolárnou vodivosťou, tiež zapríčiní rozloženie nosičov náboja. Dosiahne sapritom také amplitúda rozloženia nosičov,, pri ktorej elektrický prúd, vyvolaný elek trickým poľom od náboja vytvoreného prerozdelením koncentrácie nosičov a difúzny elektrický prúd, zamedzia ďalší rast amplitúdy koncentrácie nosičov náboja.Ak sa akustická vlna bude šlrlť materiálom s dvojnosičovou vodivosťou a časove modulovaná bude iba elektrická vodivosť zapričinená jedným druhom nosičov, napr. elektrónmi, akustická vlna bude priamo vyvolávať iba priestorové rozloženie tohto druhu nosičov náboja. Avšak elektrické pole vytvorené rozloženim týchto nosičov, ktoré v pripade monopolárnej vodivosti zastavilo ďalší rast priestorového rozloženia nosičov,bude rovnako pôsobiť na oba druhy nosičov náboja. V takej miere ako elektrické pole rastie a zmenšuje distribučné účinky akustickej vlny na nosiče, ktorých koncentráclaje modulovaná, bude toto pole vytvárať prúd druhého druhu nosičov, napr. dier. Tento prúd vytvorí také rozloženie dier, aby sa kompenzovali účinky pola vytvoreného rozložením -prvého druhunosičov, t. j. elektrónov. V dôsledku toho sa vypne mechanizmus obmedzovania rastu rozloženia nosičov elektrickým polom. Ako mechanizmus obmedzenia rastu bude účinkovať difúzia nosičov náboja, ktorá pri nie príliš vysokých frekvenciách dovolí značne vyššie amplitúdy rozloženia koncentrácie nosičov náboja.Ak uvedené rozloženie nosičov náboja vytvoríme v materiáliv ktorom sú prítomné Záchytné centrá pre elektróny a tiež i záchytné centrá pre diery, dôjde k obsadenia týchto centier v závislosti od rozloženia koncentrácie voľných elektrónov a dier. Koncentrácia nosičov na týchto centrách je v, ustálenom stave úmerná koncentrácii voľných nosičov s konštantou úmernosti závislou ,od hĺbky týchto centier. Velkosť tejto konštanty je tým väčšia, čim väčšia je časová konštanta dosahovania rovnovážneho obsadenia týchto centier a môže nadobúdať hodnoty 10 až 105 pri časovej konštante rádumilisekúnd,Akumulácia nosičov náboja zhromažďovaných akustickou vlnou neprispieva sice k celkovému počtu párov rekombinovaných za jednotku času, ale umožňuje zvýšiť podiel párov rekombinovaných žiarivo. Zvýšenie podielu žiarivej rekombinácie je možné preto, že rýchlym vyprázdnením týchto centier sa na dobu odpovedajúcu dobe života prebytočných nosičov, t. j. dobu potrebnú na rekombináciu, o niekolko rádov zvýši koncentrácia voľných nosičov.- Pritakejto zvýšenej koncentrácii sa podiel žiarivých prechodov môže značne zvýšiť až blizko ku hodnote, ktorá sa dosahuje napr. V luminiscenčných diódach. «Pre využitie popísaného javu na zviditeľnenie akustickêho poľa pomocou žiarivej rekombinácie môže byť dôležité, že maximum koncentrácii oboch druhov nosičov je V tomže mieste. Nastane to vtedy, ked náboje jednotlivých druhov nosičov majú opačné znamienka. e tomu tak preto, že elektrické polia vytvorené týmito nosičmi sa kompenzujú tak, že celkové pole je blízke nule. Pretože elementárne náboje nosičov sú opačné,musi byt celková koncentrácia jedných blízka koncentrácii druhých. Ked je elektrická vodivost spôsobená komplementárnymi nosičmi, ktoré môžu navzájom rekombinovať, pravdepodobnosť rekombinäcie bude úmerná súčinu koncentrácii oboch druhovnosičov, takže jej maximum musí byt v mieste spoločného maxima koncentrácii nosičov.O praktickej použiteľnosti uvedeného javu rozhoduje absolútna hodnota luminiscenčnej svietivosti pri použiteľných podmienkach a hodnota kontrastu zobrazenia akustickej vlny t. j. pomer rozdielu svietivosti v maxime a minime svietivosti a strednej hodnoty svietivosti pri jednotkovej hodnote amplitúdy akustickej vlny.Uvedenú moduláciu luminiscencie je možné použit na zviditeľnenie akustického poľa, čo môže mat značný význam pre akustickü detektoskopiu, resp. akustickú holografiu.Spôsob zviditeľnenia akustického poľa v polovodičoch pomocou luminiscencie, vyznačujúci sa tým, že sa akustoelektricky aktívnou vlnou vo vodivom materiáli priestorove imoduluje koncentrácia nosičov náboje, čim sa pri nerovnovážnej koncentrácii nosičov náboja zapríčiní priestorová modulácia žiarivej rekombinàcie nosičov náboja podľa rozloženia akustickêho poľa.

MPK / Značky

Značky: spôsob, pomocou, luminiscencie, akustického, polovodičoch, poľa, zviditeľnenia

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/3-214911-sposob-zviditelnenia-akustickeho-pola-v-polovodicoch-pomocou-luminiscencie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob zviditeľnenia akustického poľa v polovodičoch pomocou luminiscencie</a>

Podobne patenty