Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
УВЛЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ФОНОНАМИ

УВЛЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ФОНОНАМИ

УВЛЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ФОНОНАМИ - возникновение потока носителей заряда в проводнике (полупроводнике или металле) вследствие их взаимодействия с неравновесными фононами. В образце, в к-ром создан градиент темп-ры , возникает поток фононов от горячего конца к холодному. Рассеиваясь на электронах, фононы передают им часть своего квазиимпульса и увлекают их к холодному концу образца. В замкнутой цепи этот эффект даёт дополнит. вклад в термоэлектрич. ток, в разомкнутой - в термоэдс (термоэдс увлечения). Эффект увлечения был предсказан Л. Э. Туревичем для металлов (1945); в полупроводниках он впервые наблюдался в 1953.

При низких темп-pax термоэдс увлечения в полупроводниках достигает значений порядка десятков мВ/К и намного превосходит диффузионную термоэдс. Большая величина термоэдс увлечения объясняется тем, что в полупроводниках с электронами взаимодействуют только длинноволновые фононы с импульсами q<2p (p - импульс электрона), длина пробега к-рых значительно больше длины пробега электронов. В полупроводнике с простой структурой зоны проводимости (см. Зонная теория )коэф. термоэдс увлечения

где т, e - эфф. масса и заряд электрона; s - скорость звука; -полное время релаксации импульса электронов; - время релаксации импульса электронов при рассеянии на фононах; -время релаксации фононов, усреднённое по импульсам Угл. скобки означают усреднение по энергиям электронов:

При не слишком низких темп-paxопределяется фонон-фононной релаксацией. При этом быстро растёт с уменьшением темп-ры. Напр., если в кубич. кристалле электроны рассеиваются в осн. на фононах, т. е. а фонон-фононное рассеяние определяется механизмом Херринга, то . В очень чистых образцах термоэдс увлечения имеет максимум, когда преобладающим становится рассеяние фононов на границах образца.

В образцах с большой концентрацией электронов становится существенным рассеяние на них фононов. Это уменьшает и ограничивает макс. значение термоэдс увлечения (эффект насыщения). В сильно вырожденных полупроводниках, когда рассеяние фононов на электронах является преобладающим, максимально возможное значение

Эффект увлечения существенно влияет на термогальва-номагнитные явления. Относит. роль увлечения в Нернста эффекте значительно больше, чем в термоэдс, и с уменьшением темп-ры коэф. Нернста растёт быстрее, чем термоэдс. Напр., если , а т _ф определяется механизмом Херринга, то коэф. Нернста .

В квантующем магн. поле H характерный импульс электрона в плоскости, перпендикулярной H, порядка , где т. н. м а г н и т н а я д л и н а . Поэтому объём фазового пространства фононов, взаимодействующих с электронами, а вместе с ним и термоэдс увлечения растут с полем H, и в квантующем поле она превосходит диффузионную термоэдс в десятки раз. Зависимость от T и H определяется механизмом фонон-фононной релаксации. В вырожденных полупроводниках и металлах наблюдаются квантовые осцилляции термоэдс увлечения в сильных полях (см. Термоэдс осцилляции).

Лит.: Анcельм А. И., Введение в теорию полупроводников, 2 изд., M., 1978; Зырянов П. С., Клингер M. И., Квантовая теория явления электронного переноса в кристаллических полупроводниках, M., 1976, И. Я. Коренблит.