Эффект Франца — Келдыша

Эффект Франца — Келдыша — явление изменения поглощения света полупроводником в электрическом поле, в частности появления поглощения на частотах, меньших ширины запрещённой зоны полупроводника.

Спектр межзонного поглощения света в электрическом поле. Слева показан полный спектр, справа — дифференциальный

Иллюстрация объяснения эффекта

Объяснение эффекта состоит в том, что в электрическом поле волновые функции квазичастиц уже не описываются более плоскими волнами, а описываются функциями Эйри и для них существует классически недоступная область пространства. Хвосты функций Эйри для электронов и дырок в классически недоступной области могут перекрываться даже для состояний с разницей энергий, меньшей ширины запрещённой зоны. При отсутствии поля зоны энергии квазипостоянны, с наложением электрического поля они искривляются, электрону легче перейти в зону проводимости. Область пересечения волновых функций квазичастиц определяет вероятность перехождения электрона.

Явление названо в честь немецкого физика Вальтера Франца и советского физика Леонида Келдыша, которые открыли его в 1957—1958 годах.

Литература

• W. Franz, Einfluß eines elektrischen Feldes auf eine optische Absorptionskante, Z. Naturforschung 13a (1958) 484—489.
• L. V. Keldysh, Behaviour of Non-Metallic Crystals in Strong Electric Fields, J. Exptl. Theoret. Phys. (USSR) 33 (1957) 994—1003, translation: Soviet Physics JETP 6 (1958) 763—770.
• L. V. Keldysh, Ionization in the Field of a Strong Electromagnetic Wave, J. Exptl. Theoret. Phys. (USSR) 47 (1964) 1945—1957, translation: Soviet Physics JETP 20 (1965) 1307—1314.
• R. Williams, Electric Field Induced Light Absorption in CdS, Phys. Rev. 117 (1960) 1487—1490.
• J. I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors, Dover Publications Inc. New York (1971).
• Туннельные явления в твердых телах. — М.: Мир, 1973. — 422 с.
• Шалимова К. В. Физика полупроводников. Учебное пособие для студентов вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1986. - 3-е изд., перераб. и доп. — 392 с.