Осцилляции фототока и нелинейные волны электрического поля в фоторефрактивных кристаллах

Предлагается точно решаемая нелинейная по полному электрическому полю модель нестационарных фотоэлектрических процессов для света с большим коэффициентом поглощения. Учитываются процессы генерации фотоэлектронов с глубоких донорных уровней в узкой приэлектродной области, а последующий захват электронов на уровни ловушек в процессе дрейфа во внешнем поле предполагается слабым. Показано, что в этой модели при достаточно большой интенсивности засветки фототок в нестационарном режиме имеет осциллирующий характер. Период осцилляций, которые постепенно затухают — порядка времени дрейфа фотоэлектронов через образец. Причиной осцилляций является возникновение «узкого горла» для протекания тока вследствие полной экранировки внешнего поля вблизи отрицательного электрода. В момент образования такого узкого горла система претерпевает сильное нелинейное возмущение (родственное опрокидыванию фронта нелинейной волны), а последующие осцилляции фототока являются как бы эхом этого возмущения. Распространение возмущения вдоль образца происходит в виде нелинейной волны электрического поля, которая, достигнув положительного электрода, генерирует новую волну у отрицательного. Положение первого, наиболее интенсивного максимума фототока связано с дрейфовой подвижностью фотоэлектронов, что позволяет в соответствующих экспериментах определять эту величину. В пределе больших времен устанавливается стационарный режим, характеризующийся корневым распределением полного электрического поля, аналогично распределению поля в режиме токов, ограниченных пространственным зарядом.