負の発光

負の発光は、電流が流れると電子デバイスが熱平衡状態（電流オフ）よりも少ない熱放射を放出する物理現象です。サーマルカメラで見ると、動作中の負の発光デバイスは周囲よりも冷たく見えます。

物理

負の発光は半導体で最もよく観察されます。入射する赤外線は、電子と正孔のペアの生成によって材料に吸収されます。電子と正孔が再結合して熱放射を再放出する前に、電界を使用して電子と正孔をその領域から除去します。この効果は、電荷キャリア密度が低い領域で最も効率的に発生します。

負の発光は、直交する電場と磁場内の半導体でも観測されています。この場合、ダイオードの接合は必要なく、バルク材料で効果を観察できます。このタイプの負の発光には、電流磁気発光という用語が使用されています。

負の発光はキルヒホッフの熱放射の法則に違反しているように見えるかもしれません。しかし、この法則は熱平衡の場合にのみ適用されるため、これは真実ではありません。

負発光デバイスを説明するために使用されている別の用語は「放射率スイッチ」です。これは、電流によって有効放射率が変化するためです。

この効果は、1960年代にロシアのレニングラードにあるAFIoffe物理技術研究所でロシアの物理学者によって初めて確認されました。その後、西ドイツ、ウクライナ（キエフ半導体物理研究所）、日本（千葉大学）、米国の研究者によって、インジウムアンチモン（InSb）、ゲルマニウム（Ge）、インジウムヒ素（InAs）などの半導体で研究されました。この効果は、英国グレート・マルバーンにある国防研究機関（現QinetiQ）の研究者によって、InSb ヘテロ構造ダイオードのより便利なダイオード構造で中赤外線（波長3～ 5μm ）で初めて観測されました。これらの英国の研究者は後に、水銀カドミウムテルル化ダイオードを使用してLWIRバンド（8～12μm）の負の発光を実証しました。

その後、ワシントンDC の海軍研究所が水銀カドミウムテルル化物(HgCdTe)の負の発光に関する研究を開始しました。この現象はそれ以来、世界中のいくつかの大学グループによって観察されています。

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