什么是横向光电效应 横向光电效应详解

1、横向光电效应的概述

横向光电效应（Transverse Photovoltaic Effect）指的是在材料中，并在其表面暴露于光辐射下时，产生横向电场及横向电流的现象。这是一种非常优秀的光检测技术，该技术在光谱学、红外检测、太阳能电池等领域都有着广泛的应用。

其中，横向光电效应区别于纵向光电效应，后者是指在材料中，且在垂直于其表面的方向上产生电场及电流的现象。横向光电效应的优势在于其对垂直入射光的敏感度高，从而增强了其在红外检测及光谱学中的应用价值。

2、横向光电效应的实验观测

横向光电效应的实验观测可以通过将一片石英玻璃暴露在非偏振的入射光下进行观测，实验中还需要使用示波器及功率计进行监测。实验结果很明显，当光束斜入射在玻璃样品表面上时，出现了纵向电压（U_xx）、横向电压（U_yx）、及横向电流（I_y）。这表明在材料中产生了内部电场，电荷载流子也沿横向移动产生了电压及电流。

此外，横向光电效应的实验条件还包括了光斜入射的角度、样品厚度、光束的波长、能量等等因素。不同的实验条件，其观测值也不同，因此在实验过程中需要根据实际情况进行选择和调整。

3、横向光电效应的物理机制

横向光电效应的物理机制涉及到光电子物理学、固体材料物理学等多个学科的知识。大致来说，横向光电效应的形成可以归结为以下几个方面：

第一、在光子照射下，固体材料的表面会产生光电子，即电子从材料中被激发跃迁到导带中。这时，带有荷电空穴的薄层会在材料表面上形成，随着时间的推移，空穴往往会向着材料的中心移动。

第二、在空穴向着材料的中心移动的过程中，会形成一个内部的电场，这个电场会引起电子向着固体材料的外围移动，同时也会引起电荷载流子在横向方向上移动。

第三、当第二步中的电子移动到固体材料的侧面时，会形成横向电流及横向电压，这也是产生横向光电效应的基本原理。

4、横向光电效应在红外检测中的应用

横向光电效应作为一种光电转换效应，与多晶硅/铜铟镓硒等传统太阳能电池不同，能够实现对近红外波长范围内（800~1700 nm）的光的快速而稳定的检测。因此，横向光电效应在红外检测、光谱学、光电传感器等领域具有很大的应用潜力。

可以通过将横向光电效应材料与红外探测器技术进行结合开发，来实现对于高速、高解析度的红外探测，同时还能在太阳能电池、微型发电机等领域中得到广泛应用。