Отрицательное свечение — это физическое явление, при котором электронное устройство испускает меньше теплового излучения при пропускании через него электрического тока , чем в состоянии теплового равновесия (ток выключен). При наблюдении с помощью тепловизионной камеры работающее отрицательное люминесцентное устройство выглядит холоднее окружающей среды.
Отрицательная люминесценция чаще всего наблюдается в полупроводниках . Входящее инфракрасное излучение поглощается в материале путем создания пары электрон-дырка . Электрическое поле используется для удаления электронов и дырок из области, прежде чем они получат возможность рекомбинировать и повторно испустить тепловое излучение. Этот эффект наиболее эффективно происходит в областях с низкой плотностью носителей заряда.
Отрицательная люминесценция также наблюдалась в полупроводниках в ортогональных электрических и магнитных полях. В этом случае диодный переход не нужен, и эффект можно наблюдать в объемном материале. Термин, который был применен к этому типу отрицательной люминесценции, — гальваномагнитная люминесценция .
Отрицательная люминесценция может показаться нарушением закона Кирхгофа о тепловом излучении . Это не так, поскольку закон применим только в тепловом равновесии .
Другой термин, который используется для описания устройств с отрицательным свечением, — « переключатель излучательной способности », поскольку электрический ток изменяет эффективную излучательную способность.
Этот эффект впервые был обнаружен русскими физиками в 1960-х годах в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе, Ленинград, Россия. Впоследствии он изучался в полупроводниках, таких как антимонид индия (InSb), германий (Ge) и арсенид индия (InAs), сотрудниками в Западной Германии , Украине (Институт физики полупроводников, Киев ), Японии ( Университет Чиба ) и США. Впервые он наблюдался в среднем инфракрасном диапазоне ( длина волны 3-5 мкм ) в более удобных диодных структурах в гетероструктурных диодах InSb сотрудниками Агентства оборонных исследований , Грейт-Малверн , Великобритания (ныне QinetiQ ). Эти британские сотрудники позже продемонстрировали отрицательную люминесценцию в диапазоне LWIR (8-12 мкм) с использованием ртутно-кадмиевых теллуридных диодов .
Позже Военно-морская исследовательская лаборатория в Вашингтоне , округ Колумбия , начала работу над отрицательной люминесценцией в ртутно-кадмиевом теллуриде (HgCdTe). С тех пор это явление наблюдалось несколькими университетскими группами по всему миру.