Photostrom - Stehe aufm Schlauch

BsNLucky · Anmeldungsdatum: 05.11.2015 Beiträge: 3

Meine Frage:
Hallo zusammen,

ich stehe gerade auf dem Schlauch und weiß nicht wirklich wo mein Knoten ist...
Es geht um einen Aufbau am AFM, bei dem wir gerade seltsame Messergebnisse erhalten. Daher wollte ich mal grundsätzlich abschätzen, wie groß eigentlich der zu erwartende Photostrom sein sollte und ob unsere Messungen vielleicht doch nicht zu abwegig sind.

Es geht also darum, dass wir mit unserem AFM mit elektrisch leitfähigen Messspitzen im Kontakt sind und dann mit externen Lasern die Probe beleuchten und dann den Strom messen.

Wie kann ich nun diesen Strom abschätzen? (Wir vereinfachen erst mal grundsätzlich, d.h. wir gehen von keiner Reflexion oder ähnlichem an der Si Oberfläche aus, es soll wirklich erst mal eine Abschätzung der Größenordnung sein).

Meine Ideen:
Gehen wir davon aus, dass der Laser mit 660 nm Wellenlänge heute mit 105 µW mit einem LAsermessgerät bestimmt wurde.

Wenn ich nun auf die Probe leuchte und ich simpel mit

rechen, ergeben sich die 56 µA.
Das ist mindestens eine Größenordnung zu viel! Wir rechnen mit maximal nA, hoffen aber eigentlich auf pA.
Habe ich nur irgendwo es nicht hinbekommen die Zahlen richtig einzusetzen? Oder sieht jemand einen groben Denkfehler in der ganzen Überlegung?

Muss ich noch deutlich mehr in die Überlegungen mit einbeziehen? (für eine grobe Abschätzung?)

Muss ich schon das Ausbilden der Raumladungszone in Abhängigkeit der Spannung einbeziehen (also die Halbkugel von der AFM-Spitze aus, welche mit U^3/2 skaliert?).
Ich stehe total auf dem Schlauch....
Hilfe wäre großartig!

BsNLucky · Anmeldungsdatum: 05.11.2015 Beiträge: 3

Okay, ich bin ein paar Schritte weiter.

Der Laserspot ist 2mm im Durchmesser.
Wenn ich jetzt mal die Raumladungszone ignoriere und 0 setze, dann sollten nur Ladungsträger die im Driftgebiet erzeugt werden, zu der Spitze kommen und Strom erzeugen.
Wenn ich von Silizium mit niedriger Eisenverunreinigung ausgehe (3.2E11cm-3), dann ergibt sich eine ungefähre Difflänge von 300µm.

Damit verkleinert sich dann das Einzugsgebiet natürlich auf 600µm und nicht die 2mm. Dann komme ich immerhin schon auf 5 µA, statt auf die 50µA.

Wenn man noch die Abschattung durch den Cantilever des AFMs miteinbezieht, würde ich nochmal ca. 2-3% abziehen.

Fehlt nur noch ein Faktor 1000, möchte jemand helfen? Big Laugh

xb · Gast

zu beachten ist die Quantenausbeute

nicht jedes Photon wird ein Elektron auslösen

BsNLucky · Anmeldungsdatum: 05.11.2015 Beiträge: 3

joar, das stimmt schon. sie ist natürlich nicht 1.

aber bei 660nm sollte sie auch nicht 1 promille sein.
das wird eher wieder ein faktor 2-5 max. 10 vermute ich.

aber auf jeden fall schon mal ein schritt in die richtige richtung Augenzwinkern

danke

xb · Gast

es könnte so sein,dass der Laser auf dem Detektor
keinen Strom erzeugt sondern eine Spannung
diese Spannung ist nahezu unabhängig
von der Intensität des Laserslichts

diese Spannung bewirkt dann einen Strom,
der gemessen wird