Механизмы поверхностного рассеяния

Механизмы поверхностного рассеяния. Новый уровень экспериментальных исследований стимулировал появление теоретических работ, в которых изучались уже конкретные микроскопические механизмы релаксации импульса свободных носителей при взаимодействии их с поверхностью, подобно тому, как это делается для объема твердого тела. Остановимся вкратце на трех основных механизмах рассеяния носителей заряда. [c.54]

Вторая глава, также теоретическая, написана Р. Ф. Грином (США). Автор широко известен своими работами по теории поверхностного рассеяния. В главе дается наиболее полное и последовательное изложение идей и расчетов, относящихся к размерным эффектам, главным образом в полупроводниках. Автор детально излагает постановку задачи о размерных эффектах вблизи поверхности кристалла, историю вопроса и знакомит читателя с физической картиной явления. Подробно рассматриваются механизмы поверхностного рассеяния свободных носителей заряда, специально обсуждается вопрос о природе зеркального отражения. Большой раздел посвящен квантовым эффектам в металлах и полупроводниках. Автор значительное место уделяет изложению математических методов рассмотрения указанных выше эффектов, он подробно излагает метод Больцмана—Фукса. Учитывая все возрастающий поток исследований квантовых эффектов в полупроводниках и металлах, надо признать последовательное изложение теории этих эффектов весьма своевременным. [c.6]

МЕХАНИЗМЫ ПОВЕРХНОСТНОГО РАССЕЯНИЯ [c.120]

Мы отложим обсуждение типов зеркального отражения, ожидаемых для электронов проводимости на идеальной поверхности кристалла, до 8. В этом параграфе мы постулируем эту зеркальность и наложение на нее различных механизмов поверхностного рассеяния. Теория этих явлений находится на очень ранней стадии, и, следовательно, подходящим будет обсуждение в приближении свободных электронов. В этом приближении зеркальность электронных отражений означает сохранение компонент как импульса, так и скорости, параллельных поверхности. [c.120]

Фиг. 5.44. Связь между коэффициентом Холла и удельным сопротивлением при диффузном н зеркальном механизме поверхностного рассеяния [76].

Следует подчеркнуть, что сам способ феноменологического описания поверхностного рассеяния с помощью единственного параметра — коэффициента зеркальности Р — весьма несовершенен. Расчеты показывают, что для конкретных механизмов рассеяния (например, на заряженных поверхностных центрах) величина параметра Р зависит от условий взаимодействия носителя с поверхностью, таких как температура, угол соударения, наличие корреляции в расположении центров и т.п. Тем не менее в большом цикле ранних исследований, выполненных в основном на германии, поверхностное рассеяние электронов и дырок характеризовалось исключительно коэффициентом зеркальности. [c.54]

Метод Больцмана—Фукса, пригодный для рассмотрения двумерного электронного газа, по идее совершенно отличен от теории, используемой для обычных явлений переноса на поверхности. Нельзя больше производить разделение на уравнение Больцмана в пространстве г, рх, ру, рг) и граничное условие Фукса для 2 = 0. В квантовом пределе (или даже в случае, когда только немногие канальные уровни заполнены) надо исходить из квантовых состояний, которые имеют нулевую компоненту скорости Ух, перпендикулярную поверхности. Любое уравнение Больцмана для квантового предела должно быть тогда записано только в пространстве рх, ру). Механизмы поверхностного и объемного рассеяний тогда дают вклады одного порядка в величину времени релаксации. Этот формализм в теории явлений переноса вблизи квантового предела был исследован Дьюком [102]. [c.141]

Для правильного моделирования подвижности в МОП-транзисторах нужно учитывать шероховатость поверхности и зависящее от поля поверхностное рассеяние. В [15.30, 15,130, 15.153] приводятся интересующие нас результаты измерений подвижности в инверсионных слоях в [15.162] и [15.163] дается теоретическое объяснение зтих и других механизмов рассеяния. В [15.182] предлагаются эвристические формулы, описывающие зависимость поверхностного рассеяния от напряженности электрического поля и применимые для двумерного моделирования. Однако в [15.162] адекватность этих формул ставится под сомнение. Тем не менее, мы вывели формулу (15.2.4-9), которая феноменологически (после тщательной подгонки под результаты измерений) учитывает как уровень поверхностной шероховатости, так и зависимость поверхностного рассеяния от поля [15.143] [c.400]

За последние годы выяснилось, что малые частицы и микрошероховатости поверхности сильно влияют на многие оптические явления. Здесь прежде всего следует указать на феномен поверхностно усиленного рамановского рассеяния, исследованию которого посвящено большое количество работ (см. обзоры [875—877] и недавние публикации [878—889]). Явление заключается в том, что различные вещества (бензин, пиридин, красители и др.), адсорбированные в виде монослоя на шероховатой поверхности или на малых частицах ряда металлов, показывают аномально усиленное рамановское рассеяние, причем в случае Ag коэффициент усиления может достигать 10 . Механизм этого явления еще недостаточно ясен, хотя его наблюдение в случае димеров Ag2 и тримеров Agg указывает на возбуждение локализованных электронных состояний, возникающих при хемосорбции, например, пиридина [884, 886]. [c.287]

Подвижность свободных носителей заряда при фононном механизме рассеяния пропорциональна константе деформационного потенциала. Полученные экспериментально зависимости эффективной поверхностной подвижности от поверхностных избытков и температуры в условиях квантования качественно неплохо согласуются с теоретическими предсказаниями, однако для достижения количественного согласия приходится предполагать, что константа деформационного потенциала вблизи поверхности кристалла отличается от объемного значения. [c.55]

Только что описанный метод фактически тождествен методу, применявшемуся в разд. 17.23, где рассчитывалась краевая функция для рассеяния вперед. Единственная разница состоит в том, что в упомянутом разделе мы рассчитывали рассеивание прямо из области, где волна возникает тогда как в проблеме рассеяния назад поверхностная волна уже повернулась на угол я и поэтому имеет свою асимптотическую форму, не зависящую от механизма ее появления. [c.431]

Это дает мощный метод для изучения угловой зависимости поверхностного механизма рассеяния при касательном падении. Подобный анализ был проведен автором [113] для учета влияния неровностей поверхности на рассеяние в квантовом пределе. [c.144]

Средняя длина свободного пробега свободных носителей характеризует роль процессов рассеяния в механизме переноса [88]. Рассеяние может происходить на фононах, примесях, дефектах решетки и т. д. Когда средняя длина свободного пробега становится сравнимой с дебаевской длиной, происходит совмещение объемных и поверхностных процессов рассеяния. Эта ситуация была детально проанализирована Грином [89, 90]. Если средняя длина свободного пробега достаточно велика, она может оказаться сравнимой с (1 или Хс. Тогда эти размеры могут оказаться лимитирующими в явлениях переноса, если рассеяние на поверхности играет существенную роль [84, 91]. [c.367]

Книга состоит из пяти обзорных глав, написанных ведущими зарубежными специалистами по физике поверхности твердого тела. Детально рассмотрены современные теоретические представления в области хемосорбции на металлах и на атомарно чистых поверхностях полупроводников. Дан обширный критический обзор методов и результатов исследований работы выхода металлов и полупроводников. Большую ценность представляет обширный обзор физических свойств халькогенидов свинца, гальваномагнит-ных, магнитооптических и квантовых эффектов в пленках этих соединений. Весьма актуален обзор исследований размерных эффектов в полупроводниках и механизма поверхностного рассеяния свободных носителей заряда. [c.4]

Предположение о том, что параметр Фукса. Сможет зависеть от угла падения, т. е. от ориентации электронного й-вектора,. было высказано Мэни ) и появилось в простых моделях [62] механизмов поверхностного рассеяния. Однако важность такой зависимости выяснилась только в работе Обри и др. [63—66] по размерному эффекту в висмуте и в работе Грина [67] по полупроводникам. [c.114]

Изучение структурных и энергетических закономерностей пластической деформации в приповерхностных слоях материалов в сравнении с их внутренними объемными слоями имеет важное значение для развития теории и практики процессов трения, износа и схватывания. При этом следует отметить, что. поверхностные слои кристаллических материалов имеют, как правило, свои специфические закономерности пластической деформации. Так, например, в работе [11 при нагружении монокристаллов кремния через пластичную деформируемую среду силами контактного трения было найдено, что в тонких приповерхностных слоях на глубине от сотых и десятых долей микрона до нескольких микрон величины критического напряжения сдвига и энергии активации движения дислокаций значительно меньше, чем аналогичные характеристики в объеме кристалла. Было также показано [2], что при одинаковом уровне внешне приложенных напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил изображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. Поэтому поверхностные источники генерируют значительно большее количество дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичной конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Высказывалось также предположение, что облегченные условия пластического течения в приповерхностных слоях обусловлены не только большим количеством легкодействующих гомогенных и различного рода гетерогенных источников сдвига [3], но и различной скоростью движения дислокаций у поверхности и внутри кристалла [2]. Аномальное пластическое течение поверхностных слоев материала на начальной стадии деформации может быть обусловлено действием и ряда других факто-зов, например а) действием дислокационных сил изображения 4, 5] б) различием в проявлении механизмов диссипации энергии на дислокациях, движущихся в объеме кристалла и у его поверхности причем в общем случае это различи е, по-видимому, может проявляться на всех семи фононных ветвях диссипации энергии (эффект фононного ветра, термоупругая диссипация, фонон-ная вязкость, радиационное трение и т. д.) [6], а также на электронной [71 ветви рассеяния вводимой в кристалл энергии в) особенностями атомно-электронной структуры поверхностных слоев и их отличием от объема кристалла, которые могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на вели- [c.39]

Первоначально предсказанный теоретически, А. э. в дальнейшем был обнаружен экспериментально в (биполярных) полугиеталлах (Bi, графит) и монопо-лярных полупроводниках (InSb, Те), Подобно фото-магнитоэлектрич. эффекту, биполярный А, э. может быть использован для измерения скорости поверхностной рекомбинации и времени жизни носителей заряда в полупроводниках. Изучение А. э. в монополярных полупроводниках даёт информацию О механизмах рассеяния носителей. [c.46]

Особенности в оптич. поглощении появляются при аномальном скин-эффекте, когда у < Й или / > б = = с/(йр. Строгая теория здесь основывается на реше-вии кинетич. ур-ния для неравновесной ф-цни распределения лектронов по энергиям в поле световой волны. Из теории следует, что существует особое, поверхностное поглощение, к-рое зависит от типа рассеяния свободных электронов на поверхности металла и возникает вследствие пространств, дисперсии проводимости. В области частот у < со < Й (сильно аномальный скии-аффект) такой механизм поглощения является единственным, и определяемый им коэф. поглощения равен [c.111]

Таким образом, коррозия в условиях контролируемого потенциала проявляется так же, как и на аноде в ванне в растворе хлористого натрия 9, 11]. Такие испытания имеют большие преимущества,, заключающиеся в тохм, что они позволяют обойтись без последующей механической обработки поверхности, которая необходима при анодном испытании для удаления сильно и равномерно корродированных поверхностных слоев. Кроме того, потенциостат дает возможность получить и другие данные. Так, например, весьма примечательно, с точки зрения механизма сенсибилизации, что кривые поляризации -сплава, подвергнутого закалке, и сплава, подвергнутого отпуску при 220° С, так близки между. собой, хотя первый сплав представляет собой однородный раствор с содержанием 7% магния, а микроструктура второго сплава характеризуется наличием обильного осадка фазы А зМ 2, рассеянного в твердом растворе, сильно обедненном в отношении содержания магния. Отсюда ясно, что эта фаза, осаждающаяся преимущественно на межповерхностных границах зерен, характеризуется потенциалом растворекия, мало отличающимся по величине от потенциала растворения основной массы сплава. Другими словами, вопреки мнению, которое долгое время было широко распространенным [12], различие между стабилизированным (отпуск при высокой температуре) и сенсибилизированным состоянием (отпуск при низкой температуре) не сводится только к вопросу о форме осадка на межповерхно-стных границах между зернами дискретных элементах или жемчужинах в первом случае и непрерывной пленке — во втором. Впрочем, исследования с помощью электронного микроскопа уже привели к тому же самохму выводу [9]. [c.266]

Механизм Р. р. связан с явлениями отражения, дифракции, рефракции, поглощения и рассеяния радиоволн и различен для разных диапазонов длин волн X. Сверхдлинные волны (СДВ X > 10 ООО. ч) сравнительно слабо поглощаются земной корой. На их распространение над Землей сильно влияет ионосфера, нижние слои к-рой вместе с земной поверхностью образуют сферич. волновод, внутри к-рого распространяются СДВ (многократное отражение от ионосферы и земной поверхности). Длинные волны (ДВ X = 10 000—1000 м) сильно поглощаются земной корой. Они хорошо огибают Землю как за счет дифракции вокруг Земли (поверхностные или земные волны), так и за счет волновода земная поверхность — ионосфера (пространственные, или ионосферные волны). Средние волны (СВ Я, = 1000—100 м) сильно поглощаются нижней областью D ионосферы днем, когда область D сз ществует, они распространяются только за счет дифракции вокруг Земли (земные волны) ночью же, когда область D исчезает, дальность их распространения резко возрастает за счет отражения от верхних слоев ионосферы (ионосферные волны). На распространение СВ сильно влияют элоЕ трич. неоднородности почвы и неровности земной поверхности. Короткие волны (КВ Я == 100—10 м) за счет дифракции вокруг Земли распространяются на сравнительно небольшие расстояния. Однако за счет отражения от ионосферы оии могут распространяться до антипода (противоположная точка земного пшра). [c.336]

В последние годы наметилась тенденция повышения частотного диапазона приборов и устройств, использующих пьезоэлектрические материалы. На частотах СВЧ-диапазона существенно возрастает роль затухания акустоэлектрических волн, обусловленного рассеянием на примесях, дефектами структуры и неоднородностями поверхности. В связи с этим весьма актуальными становятся задачи, связанные с исследованием механизмов релаксации волн, влияния поверхностного изгиба зон, роли ловушек, а такнле создание достаточно чистых поверхностей пьезоэлектрических материалов. Работы в этих направлениях, очевидно, будут интенсивно развиваться в ближайшие годы. [c.228]

Последняя глава, написанная Дж. Н. Земелом (США), большим специалистом в области физики тонких пленок, является по существу одним из первых детальных обзоров физических свойств пленок халькогенидов свинца. Дан подробный критический анализ многочисленных исследований эпитаксиального роста пленок на подложках из каменной соли, выяснено влияние режима напыления на механизм роста пленки. Специально анализируется роль азимутальной разориентации блоков пленки в рассеянии свободных носителей на границах зерен. В обзоре приведен обширный фактический материал по объемным свойствам пленок, результаты исследований гальваномагнитных, оптических и квантовых эффектов в пленках указанных соединений. Дано описание основных экспериментальных методов исследования пленок. Отдельный раздел посвящен исследованию поверхностных эффектов в пленках. Весьма интересен анализ данных по взаимодействию пленок с электромагнитным излучением и [c.7]

Уравнение (2.10), описывающее фотоэмиссию проводников, в рамках зонной схемы было получено в приближении свободных электронов, которое несправедливо для полупроводников. Кроме того, для проводников всегда считается, что фотоэлектроны выбиваются с поверхности, так что фотоэлектрическая эмиссия у проводников — почти полностью поверхностный эффект, в то время как теоретические и экспериментальные исследования показывают, что фотоэффект у полупроводников частично носит поверхностный, а частично объемный характер. Различные возможные механизмы образования и рассеяния фотоэлектронов в полупроводниках были исследованы Кейном [14], который показал, что зависимость фотоэлектронного выхода от энергии падающих фотонов вблизи порога может следовать различным энергетическим законам в зависимости от деталей индивидуаль- [c.202]

Для растительных покровов в зависимости от диапазона волн возможны разные механизмы формирования отраженного сигнала. Для коротких сантиметровых волн К-, Х-, С-дианазоны) основное отражение формируется зеленой массой, причем в случае интенсивной растительности — ее верхним слоем (рис. 2.5). На более длинных волнах (5 - и -дианазоны) лиственный нокров оказывается более "прозрачным" (уменьшается уровень отражения и затухание в листве). Отраженный сигнал формируется объемным рассеянием, частично от листвы, частично от древесной массы, а также отражением от поверхностного слоя почвы. В длипповолповых дециметровых и метровых диапазонах отражение формируется в основном древесной массой, ночвой, а также нодночвенным слоем. [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...