Fotoleitung (auch Photoleitung, engl. photoconductivity, siehe auch Photoelektrischer Effekt)

Wenn Licht auf ein geeignetes Halbleitermaterial fällt, kann dadurch die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials für elektrischen Strom erhöht werden. Das geschieht durch Anhebung von Elektronen vom Valenz- ins Leitungsband. Dazu muss das Licht (das Photon) logischerweise eine Energie von mindestens der Bandlücke aufweisen.

Man kann entsprechend Spektren der Fotoleitung aufnehmen, die die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Energie (bzw. der Wellenlänge) des eingestrahlten Lichts darstellen. Die Leitfähigkeit wird ab der Bandlückenenergie deutlich ansteigen, so dass man auf diese Weise die Bandlücke bestimmen kann.

Durch Verfeinerung der Analyse solcher Fotoleitungsspektren und Zusammenführung mit teilweise schon vorhandenen Kenntnissen der Bandstruktur des verwendeten Materials lassen sich weitere Details der Bandstruktur (siehe auch Bändermodell) ausmessen.

Wenn die Untersuchungen im Magnetfeld vorgenommen werden, können noch einmal weitere Details bestimmt werden, die sich sonst in ihren Auswirkungen untrennbar überlagern, durch das Magnetfeld aber aufgesplittet und damit numerisch separiert werden. Ein Beispiel (allerdings normalerweise bei Reflexionsmessungen statt bei Fotoleitung) ist der Kerr-Effekt.

Für Fotoleitungsmessungen verwendet man optische Spektrometer. In der Praxis muss man Messungen oft im Vakuum vornehmen (um z. B. Wasserbanden im nahen Infrarot zu vermeiden) oder bei tiefen Temperaturen (um z. B. die erwähnten Magneteffekte scharf genug aus dem Rauschen herauszutrimmen).

Die Fotoleitung ist übrigens eines der Gebiete, das Einstein in seinem "Wunderjahr" bearbeitet hat und für das er sogar seinen Nobelpreis bekommen hat.

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