Фотоэффект в структуре металл$-$полупроводник$-$металл на основе высокоомного полупроводника

Теоретически исследован стационарный фотоэффект в симметричной структуре металл$-$полупроводник$-$металл на основе высокоомного полупроводника. К структуре приложено напряжение, во много раз превышающее контактную разность потенциалов. На границах с металлом учтена эмиссия электронов и дырок. Численные расчеты проведены для случая освещения со стороны положительного контакта.
Показано, что при малых интенсивностях освещения ${I_{i}\ll I_{*}}$ ток $j$ в структуре растет линейно с интенсивностью, при умеренных интенсивностях зависимость $j(I_{i})$ сублинейна, а при больших интенсивностях ${I_{i}\geqslant I_{*}}$ ток слабо растет вблизи значения $j_{*}$. Здесь $I_{*}$ — характерный масштаб интенсивности (пропорциональный квадрату приложенного напряжения $V$ и обратно пропорциональный кубу ширины образца $d$), а ${j_{*}=(9/8)eI_{*}}$ — ток, ограниченный пространственным зарядом. Нелинейность $j(I_{i})$ существует при отсутствии захвата носителей на уровни прилипания, поверхностной и объемной рекомбинации и связана исключительно с ослаблением внешнего поля полем генерированных носителей.
Электрическое поле в структуре растет при удалении от освещаемой поверхности. С увеличением интенсивности поле у освещаемой поверхности $E_{0}$ уменьшается (${E_{0}\ll V/d}$ при ${I_{i}\ll I_{*}}$), а поле у темнового контакта $E_{d}$ растет [${E_{d}\simeq(3/2)V/d}$ при ${I_{i}\geqslant I_{*}}$]. В основной части образца превалирует дрейфовый перенос, дырочная концентрация намного больше электронной, и выполняется соотношение ${pE=\mathrm{const}}$ ($p$ — концентрация дырок). Вблизи контактов имеются тонкие пограничные слои, в которых диффузия согласует значения концентраций электронов и дырок в толще с их граничными значениями.