Зависимость Ф. от частоты излучения определяется спектром поглощения полупроводника. По мере увеличения коэффициента поглощения Ф. сначала достигает максимума, а затем падает. Спад Ф. объясняется тем, что при большом коэффициенте поглощения весь свет поглощается в поверхностном слое проводника, где очень велика скорость рекомбинации носителей (поверхностная рекомбинация, рис. 2 ).
Возможны и др. виды Ф., не связанные с изменением концентрации свободных носителей. Так, при поглощении свободными носителями длинноволнового электромагнитного излучения, не вызывающего межзонных переходов и ионизации примесных центров, происходит увеличение энергии («разогрев») носителей, что приводит к изменению их подвижности и, следовательно, к увеличению электропроводности. Такая подвижностная Ф. убывает при высоких частотах и перестаёт зависеть от частоты при низких частотах. Изменение подвижности под действием излучения может быть обусловлено не только увеличением энергии носителей, но и влиянием излучения на процессы рассеяния электронов кристаллической решёткой.
Изучение Ф. – один из наиболее эффективных способов исследования свойств твёрдых тел . Явление Ф. используется для создания фоторезисторов , чувствительных и малоинерционных приёмников излучения в очень широком диапазоне длин волн – от g-лучей до диапазона сверхвысоких частот .
Лит.: Рывкин С. М., Фотоэлектрические явления в полупроводниках, М., 1963; Стильбанс Л. С., Физика полупроводников, М., 1967; см. также лит. при ст. Полупроводники .
Э. М. Эпштейн.
Рис. 2. Характерный вид спектра собственной фотопроводимости. Резкий спад в длинноволновой области отвечает т. н. краю поглощения — выключению собственного поглощения, когда энергия фотона становится меньше ширины запрещенной зоны; плавный спад в области малых длин волн обусловлен поглощением света у поверхности.
Рис. 1. к ст. Фотопроводимость.
Фотопьезоэлектрический эффект
Фотопьезоэлектри'ческий эффе'кт, возникновение фотоэдс в однородном полупроводнике при одновременном одноосном сжатии и освещении.
Фотореактивация
Фотореактива'ция, уменьшение повреждающего действия ультрафиолетового излучения на живые клетки при последующем воздействии на них ярким видимым светом. Ф. открыта в 1948 И. Ф. Ковалевым (СССР), А. Келнером и Р. Дульбекко (США) в результате опытов, проведённых на инфузориях парамециях, коловратках, конидиях грибов, бактериях и бактериофагах. В основе Ф. лежит ферментативное расщепление на мономеры пиримидиновых димеров, образующихся в ДНК под влиянием ультрафиолетового излучения. Ф. возникла в процессе эволюции как защитное приспособление от губительного действия УФ-компонента солнечного излучения и является одной из важнейших форм репарации живых организмов от повреждений их генетического аппарата.
Лит.: Ковалев И. Ф., Влияние видимого участка спектра лучистой энергии на динамику патологического процесса в клетке, поврежденной ультрафиолетовыми лучами, в кн.: Учёные записки Украинского экспериментального института глазных болезней, т. 1, Од., 1949; Восстановление клеток от повреждений, пер. с англ., М., 1963; Смит К. и Хэнеуолт Ф., Молекулярная фотобиология, пер. с англ., М., 1972.
Фоторегистрирующая установка
Фоторегистри'рующая устано'вка, фотохронограф, прибор для регистрации развития быстропротекающих процессов (взрыв, горение, детонация, электрический разряд и т.п.) в некотором заданном направлении. О принципах действия наиболее употребительных типов Ф. у. см. Развёртка оптическая .
Фоторезист
Фоторези'ст (от фото... и англ. resist – сопротивляться, препятствовать), полимерный светочувствительный слой, нанесённый на поверхность полупроводниковой пластины с окисной плёнкой. Ф. используются в полупроводниковой электронике и микроэлектронике (см., например, Планарная технология ) для получения на пластине «окон» заданной конфигурации, открывающих доступ к ней травителя. В результате экспонирования Ф. через наложенный на него стеклянный шаблон нужного рисунка ультрафиолетовым излучением (иногда электронным лучом) свойства его меняются: либо растворимость Ф. резко уменьшается (негативный Ф.), либо он разрушается и становится легко удалимым (позитивный Ф.). Последующая обработка растворителем образует в Ф. «окна» на необлучённых участках негативного Ф. или облученных участках позитивного Ф. Типичные Ф.: негативные – слои поливинилового спирта с солями хромовых кислот или эфирами коричной кислоты , слои циклизованного каучука с добавками, вызывающими «сшивание» макромолекул под действием света; позитивные – феноло- или крезолоформальдегидная смола с о -нафтохинондиазидом. См. также Фотолитография .
Лит.: Фотолитография и оптика, М. – Берлин, 1974; Мазель Е. З., Пресс Ф. П., Планарная технология кремниевых приборов, М., 1974.
Фоторезистивный эффект
Фоторезисти'вный эффе'кт, то же, что и фотопроводимость .
Фоторезистор
Фоторези'стор, полупроводниковый прибор, характеризующийся свойством изменять своё электрическое сопротивление под действием оптического излучения (см. Фотопроводимость ). Через Ф., включенный в электрическую цепь, содержащую источник постоянного тока, протекает электрический ток. При облучении Ф. ток увеличивается в результате появления фототока, который пропорционален уровню воздействующего сигнала и не зависит от полярности приложенного к Ф. напряжения. Появление фототока (или вызванного им изменения напряжения на Ф.) используется для регистрации излучений (см. Приёмники излучения , Приёмники света , Оптрон ).
Для изготовления Ф. используют Se, Te, Ge (чистый либо легированный Au, Cu или Zn), Si, PbS, PbSe, PbTe, InSb, InAs, CdS, CdSe, HgCdTe. Характерная особенность этих полупроводниковых материалов – малая ширина запрещенной зоны (например, у InSb она составляет 0,18 эв ). Полупроводник наносят в виде тонкого слоя на стеклянную или кварцевую подложку либо вырезают в виде тонкой пластинки из монокристалла. Слой (пластинку) снабжают двумя контактами (электродами). Подложку с фоточувствительным слоем (или пластинку) и электроды помещают в защитный корпус.
Важнейшие параметры Ф.: интегральная чувствительность (определяемая как отношение изменения напряжения на единицу мощности падающего излучения при номинальном значении напряжения питания) составляет 103 –108в/вт; порог чувствительности (величина минимального сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице полосы рабочих частот) достигает 10-12вт/гц1/2 постоянная времени (характеризующая инерционность Ф.) лежит в пределах 10-3 –10-8 сек. Для повышения порога чувствительности и расширения рабочего диапазона длин волн принимаемого излучения фоточувствительный слой некоторых Ф. подвергают охлаждению. Так, охлаждение Ф. из PbS до 78 К позволяет на порядок повысить пороговую чувствительность и расширить диапазон длин волн принимаемого излучения с 3,3 мкм до 5 мкм; глубоким охлаждением (до 4 К) Ф. из Ge, легированного Zn, доводят границу его спектральной чувствительности до 40 мкм.
Лит.: Марков М, Н., Приемники инфракрасного излучения, М., 1968; Аксененко М. Д., Красовский Е. А., Фоторезисторы, М., 1973.
