ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальные значения концентраций электронов и дырок в полуметаллах из "Введение в физику твёрдого тела " В полуметаллах нижний край зоны проводимости расдоло-жен (по энергии) несколько ниже, чем верхний край валентной зоны. Это небольшое перекрытие зоны проводимости с валентной зоной приводит к тому, что в области перекрытия в валентной зоне мала концентрация дырок, а в зоне проводимости мала концентрация электронов (см. табл. 11.7). [c.414] Три полуметалла, а именно Аз, 5Ь и В1, находятся в пятой группе периодической системы. Их атомы в кристаллической решетке объединены в пары ), так что на элементарную ячейку приходится два иона и десять валентных электронов. Небольшое перекрытие пятой и шестой энергетических зон образует равные количества дырок и электронов в малых почти эллипсоидальных карманах в зоне Бриллюэна. [c.414] Так же как полупроводники, полуметаллы можно легировать подходящими примесями, изменяя тем самым соотношение концентраций дырок и электронов. Абсолютные значения концентраций можно изменять такл е путем воздействия давлением, поскольку давление влияет на характер перекрытия краев зон. Поверхности Ферми полуметаллов детально описываются в работах, указанных в табл. 11.7. [c.414] Из экспериментов по измерению подвижностей мы знаем, что в большинстве хорошо изученных металлов и полупроводников электроны перемещаются в кристалле относительно свободно, как блоховские волны или волновые пакеты. Имеются сведения. [c.414] Подвижность протонов в кристалле льда ) при —10 °С составляет 0,1—0,5 см /В-сек, что в 10 — 10 раз меньше подвижности электронов (см. табл. 11.2). Однако масса протона в 1840 раз превышает массу свободного электрона отсюда можно прийти к заключению, что с учетом подвижности времена релаксации электронов и протонов сравнимы по величине свободный протон в кристалле льда достаточно долговечен . [c.415] Из того, что длина волны протона мала, следует, что он легко может быть локализован и связан с индивидуальным ионом, причем с наибольшей вероятностью — с отрицательным ионом, и одновременно вызовет локальную деформацию решетки. Весьма вероятно, что пионы и мюоны будут связаны столь же легко. [c.415] Ионные твердые тела при комнатной температуре в общем случае имеют очень низкую проводимость по отношению к движению ионов через кристалл эта проводимость менее 10 (Ом-см) . Имеется, однако, семейство соединений, которые (как сообщается в работах [32] и [33]) обладают проводимостью, равной 0,2 (Ом-см)- при 20 С. Это соединения состава МАд415, где М может быть К, НЬ или ЫН4. Ионы занимают лишь часть предназначенных им узлов решетки, и ионная проводимость осуществляется путем скачков ионов серебра из одного узла в соседний вакантный и т. д. Эта кристаллическая структура имеет своего рода канавы, параллельные друг другу, благодаря которым и получается столь высокая проводимость. [c.416] Аморфные ковалентные полупроводниковые сплавы образуются в широком интервале составов, в частности из элементов IV, V и VI групп периодической системы. Они ведут себя как собственные полупроводники с низкой подвижностью носителей для температурной зависимости их проводимости характерно наличие энергии активации, так же как при ионной проводимости [см. соотношение (19.12)]. [c.416] Большой интерес представляет вопрос о судьбе модели энергетической зонной структуры в случае неупорядоченных твердых тел. Известно, что наиболее существенные результаты зонной теории являются следствием предположения о регулярном упорядоченном расположении атомов в кристаллах. Мы, однако, знаем также, что брэгговские отражения и энергетическая щель НС исчезают, когда атомы твердого тела утрачивают упорядоченное расположение вследствие тепловых искажений. Мы уже упоминали об этом при обсуждении фактора Дебая — Валлера в конце гл. 2,. [c.416] Следует считать, что в аморфных сплавах энергетическая щель как-то модифицируется, а края валентной зоны и зоны проводимости перекрываются. Это означает, что в некоторых областях образца электрон в валентной зоне может иметь большую энергию, чем избыточный электрон проводимости в несвязанном локализованном состоянии, находящийся в другой части образца. Но подвижность носителя заряда, который находится в состоянии, соответствующем по энергии запрещенной зоне, очень мала и может быть связана с тепловой активацией, без которой он не перейдет из одного локализованного состояния в другое. Эту модель аморфного твердого тела часто называют моделью Мотта или Коэна — Фриче — Овшпнского (см. работы Мотта [34] и Коэна и др. [35]). [c.417] Указание При данном продольном электрическом поле найти поперечное электрическое поле, при котором поперечный ток обращается в нуль. [c.417] Алгебраические выкладки здесь довольно утомительны, но результат стоит того, чтобы преодолеть эту неприятность. Воспользуйтесь формулой (8.39), но для двух типов носителей. В ходе расчета пренебрегать (сост) по сравнению с (ОсТ. [c.417] Термодинамика перехода в сверхпроводящее состояние (435). Уравнение Лондонов (440). Длина когерентности (443). Теория сверхпроводимости Бардина —Купера — Шриффера (446). Основное состояние в теории БКШ (448). Незатухающие токи (449). Одночастичное туннелирование (451). Сверхнрозодники второго рода (453). [c.419] Приложения, относящиеся к данной глав . [c.419] Эффект Мейснера в сверхпроводящем шаре, охлаждаемом в постоянном внешнем магнитном поле при охлаждении ниже температуры перехода линии индукции В выталкиваются из шара. [c.420] Магнитные свойства сверхпроводников столь же нетривиаль ны, как и электрические свойства. Нулевое электрическое сопротивление достаточно хорошо характеризует сверхпроводящее состояние, но не может объяснить его магнитных свойств. Экспериментально обнаружено, что сверхпроводник в слабом магнитном поле будет вести себя как идеальный диамагнетик, в объеме которого магнитная индукция равна нулю. Если поместить образец в магнитное поле и охладить его ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, то магнитный поток, первоначально пронизывающий образец, окажется вытолкнутым из него. Этот эффект называется эффектом Мейснера. Схематически это показано на рис. 12.2. Эти уникальные магнитные свойства играют важнейшую роль в описании сверхпроводящего состояния. [c.421] Известно, что сверхпроводящее состояние представляет собой упорядоченное состояние электронов проводимости металла. Упорядочение заключается в том, что электроны, свободные выше температуры перехода в сверхпроводящее состояние, при охлаждении ниже этой температуры связываются в пары. Природа процесса образования электронных пар была впервые объяснена в 1957 г. Бардином, Купером и Шриффером 4] ). Настоящая глава посвящена элементарному рассмотрению сверхпроводящего состояния. Мы обсудим также основные физические процессы в тех материалах, которые используются для сверхпроводящих магнитов, не вдаваясь в подробности технологии их изготовления. [c.421] Вернуться к основной статье