1tom - 0335.htm
40
<
Ж
§
электрич. полем, а УЗ-потоком. Бели же в направлении распространения УЗ-потока образец разомкнут, то возникает акустоэлектрич. поле, к-рое компенсирует действие УЗ-волны на носители заряда так, что полный электрич. ток в направлении УЗ-потока будет равен нулю. Однако такая компенсация воздействия УЗ-потока акустоэлектрич. полем имеет Место не для каждого электрона в отдельности, а лишь для нек-рого «среднего» электрона. Изменение распределения электронов по импульсам под действием УЗ-потока по своему виду существенно отличается от того, к-рое вызывается электрич. полем. Поэтому в зависимости от энергии для одних электронов преобладающим оказывается воздействие УЗ-потока, для других ≈ воздействие компенсирующего акустоэлектрич. поля. В результате при равенстве нулю полного акустоэлектрич. (продольного) тока в образце будут существовать взаимно компенсирующиеся «парциальные» токи, создаваемые группами энергетически разл. электронов. Вследствие зависимости времени свободного пробега электронов от их энергии ср. подвижности электронов в этих «парциальных» токах будут в общем случае различны. Токи Холла, образуемые этими группами электронов, не будут компенсировать друг друга, и в направлении, перпендикулярном к магн, полю и УЗ-потоку, возникнут отличные от нуля акустомагнито-электрич. ток (если образец замкнут в этом направлении) или эдс (если образец разомкнут}. Величина и даже знак А. э. в примесных полупроводниках зависят от механизма рассеяния носителей заряда.
Акустомагнитоэлектрич. поле по порядку величины равно;
цН/с
46
где е ≈ заряд электрона, s ≈ скорость звука, ос ≈ коэфф. поглощения звука, W ≈ плотность потока звуковой энергии, ji ≈ подвижность носителей тока, п ≈ концентрация носителей тока, Н ≈ напряж╦нность магн. поля.
А. э. возможен также в пленарной конфигурации, когда векторы звукового потока, магн. поля и аку-стомагнитоэлектрич. поля лежат в одной плоскости. В этом случае А. э. является эффектом, ч╦тным по магн. полю.
Первоначально предсказанный теоретически, А. э. в дальнейшем был обнаружен экспериментально в (биполярных) полуметаллах (В1, графит) и монополярных полупроводниках (InSb, Те). Подобно фото-магнитоэлектрич. эффекту, биполярный А. э. может быть использован для измерения скорости поверхностной рекомбинации и времени жизни носителей заряда в полупроводниках. Изучение А. э. в монополярных полупроводниках да╦т информацию о механизмах рассеяния носителей.
Лит.: Гринберг А, А., Крамер Н. И,, Акуето-магнитный эффект в пьезоэлектрических полупроводниках, «ДАН СССР», 1964, т. 157, с. 79; Э п ш т е и н Э. М., Гуляев Ю, В., АН у сто магнето электрический эффект в проводниках с моноггопярной проводимостью, «ФТТ>, 1967, т. 9> с. 376; Цоролюк А. П., РойВ. Ф-, Акустомагнитоэлектрмче-ский эффект в теллуре, «ФТШ, 1972, т. в, с. 556; Г у-л я « в Ю. В., Проклов В. В., Т у р с у н о в Ш. С., Наблюдение смены знака акустомагнетоэликтрического эффекта в n-InSb, «ФТТ», 1976Т т. J8, с. 1788; Проклов Б, В., Г fi-р у с А. В., Акустомагнитоэлектрический эффект в вырожденном n-InSh, «ФТП», 1977, т. И, с. 2187; Эпштейн Э. М.( Штанарвьгй акустомагнетоэлектричрский эффект в полупроводниках, «ФТТ», 1979, т. 21, с. 2853; Yam a da Т., Acouato-magnetoe lee trie effect in bismuth, «J. Phys. Soc. Jap.>>, 1965. v. 20, p. 1424; KogamiM., Т a n a k a S,, Acoustomasnetoelect-ric and acoustoelectric effects in n-inSb an low temperature, там же, 1970, v. 30, p. 775, д. М. Эпштейн.
АКУСТООПТИКА ≈ пограничная область между физикой н техникой, в к-рой изучается взаимодействие эл.-магн. волн со звуковыми и разрабатываются основы применения этих явлений в технике. Взаимодействие света со звуком используется в совр, оптике, оптоэлектронике, лазерной технике для управления
когерентным световым излучением. Акустооптич. устройства позволяют управлять амплитудой, частотой, поляризацией, спектральным составом светового сиг-нала и направлением распространения светового луча. Важной областью практич. применения акустооптич. эффектов являются системы обработки информации, где акустооптич. устройства используются для обработки СВЧ-сигналов в реальном масштабе времени. Под действием механич, деформаций, переносимых звуковой волной, возникает пространственная модуляция олтич. свойств среды, обусловленная упруго-оптическим, или фотоупругим, эффектом (см. Фото-упругостъ). Оптич. свойства среды меняются во времени с частотой звуковой волны, т. е, значительно медленнее и по сравнению с периодом эл.-магн колебаний в световой волне, и но сравнению со временем прохождения светового луча через звуковой пучок. В зависимости от соотношения между поперечным размером падающего оптич. пучка d и длиной звуковой волнн Л распространение света в такой среде сопровождается явлениями либо акустооптич. рефракции, либо дифракции света на ультразвуке. Дифракция света происходит не только на вводимой извне звуковой волне, но и на коллективных возбуждениях среды ≈ акустич. фопонах, в результате чего возникает рассеяние света со сдвигом частоты вверх и вниз на величину частоты фонона (Мандельштама ≈ Бриллюэна рассеяние). В спектре рассеянного излучения появляются пары сдвинутых по частоте компонент Мандельштама ≈ Бриллюэна, отвечающих рассеянию света на продольных и поперечных акустич, фоновах.
Акустооптич. взаимодействие сводится к эффектам оптич. рефракции и дифракции лишь при низких ин-тенсивностях оптич. излучения. С повышением интенсивности света вс╦ возрастающую роль начинают играть нелинейные эффекты воздействия света на среду. Из-за электр остр икции и эффектов нагревания среды оптич. излучением в ней возникают переменные упругие напряжения и генерируются звуковые волны с частотами от слышимых до гиперзвуковых ≈ т. н. оптоакустические или фотоакустические явления,
В поле мощного оптич. излучения в результате од-новрем, протекания процессов дифракции света на УЗ и генерации УЗ-волн вследствие электрострикции происходит усиление светом УЗ-волны. В частности, при распространении в среде интенсивного лазерного излучения наблюдается т, н. вынужденное рассеяние Мандельштама ≈ Бриллюэна, при к-ром происходит усиление лазерным излучением тепловых акустич. шумов, сопровождающееся нарастанием интенсивности рассеянного света. К оптоакустич. эффектам относится также генерация акустич. колебаний периодически повторяющимися световымя импульсами, к-рая обусловлена переменными механич. напряжениями, воз^ никающими в результате теплового расширения при периодич. локальном нагревании среды светом,
Эффекты акустооптич. взаимодействия используются как при физ. исследованиях, так и в технике. Дифракция света на УЗ да╦т возможность измерять локальные характеристики УЗ-полей. По угловым зависимостям дифрагированного света определяются диаграмма направленности и спектральный состав акустич. излучения. Анализ эффективности дифракции в разл. точках образца позволяет восстановить картину пространственного распределения интенсивности звука, В частности, на основе акустооптич. эффектов осуществляется визуализация звуковых полей, С помощью брэгговской дифракции уда╦тся получить информацию о спектральном, угловом и пространственном распределении акустич. фононов в ДВ-области фононного спектра. Этот метод представляет ценность для изучения неравновесных акустич, фононов, напр. в условиях фононной (акустоэлектрической) неустойчивости в полупроводниках, обусловленной усилением
")
}
