什么是“光电现象”?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/03 08:43:44

光电现象 电磁辐射(可见光、紫外线、X 射线或γ射线)投射到物体(气、液、固)上被物体吸收,使这物体的电性质发生变化的现象。它主要包括光电效应、光电离现象、光电导现象、光生伏打效应、俄歇效应、康普顿效应、光核效应。
光电效应[1] 在光辐照下,物体内部的电子获得足够的能量越过表面从物体内逸出,这种现象叫做光电发射效应,逸出的电子称为光电子。每个光量子具有能量hv,其中h是普朗克常数,v是光的频率。光子进入物体后与电子作用,如果电子是自由的,则吸收光子能量的电子,必须克服物体表面势垒的阻挡才能逸出物体表面,电子从金属表面逸出时所须作的功称为材料的逸出功或功函数,用符号W 来表示。因此,电子逸出表面时的最大动能是 。 (1)
如果固体中的电子是束缚的,则光子能量还必须大于原子的电离能。
纯金属的逸出功都比较高,它不但与材料有关,还与金属表面状态有关。掺杂与表面化学处理是降低材料逸出功的一些具体办法。绝缘体与半导体中电子的能量分布不同于金属的,逸出功也和金属的不同。结果,人们发现不同材料,尽管逸出功相同,其光电产额(光电子数与入射光子数之比)和入射光子的能量关系并不一样。低逸出功与高光电产额是一切近代光电材料所必须具备的指标,吸收光子与发射出光电子之间的时间延迟小于0.1ns。
光电离现象 当光辐照气体(或液体)时,如果光子能量大于分子(或原子)的电离能,则中性气体(或液体)的分子(或原子)被电离成电子与正离子,这一过程称为光电离现象。
光电导现象 材料在光的辐照下,其电导发生变化的现象。在光辐照下,材料的电导通常是增大的,但也有少数相反情况。导体的电导很大,在光的辐照下,电导不会发生明显的变化。会发生明显变化的材料是半导体,因此,光电导现象是半导体的主要特征之一。
当半导体受到光辐照时,自由载流子(自由电子与空穴)增多、电导变大,直到电流-电压曲线达到饱和为止。光电导中电子的基本过程取决于材料的能带结构以及材料中的杂质等因素。自由载流子的寿命是决定光灵敏度(即每一吸收光子所产生的电导变化)最重要的因素之一。寿命与载流子复合过程的性质有关。半导体的光吸收特性是另一个决定光灵敏度的重要因素。当光子能量大于半导体的禁带能隙时,每个光子可以产生一个自由电荷对,即一个自由电子与一