Словарь (стр. 31 )

На границах кристаллов могут су­ществовать все те же типы ПАВ, что и в изотропных тв. телах, только дви­жение ч-ц в волнах усложняется. Так, на нек-рых плоскостях кристаллов, обладающих пьезоэлектрич. свойства­ми, волны Лява подобно волнам Рэ­лея могут существовать на свободной поверхности (без тв. слоя); это т. н. э л е к т р о з в у к о в ы е в о л н ы. Наряду с обычными волнами Рэлея, в нек-рых образцах кристаллов вдоль свободной границы может распространяться затухающая волна, излучаю­щая энергию в глубь кристалла (псевдорэлеевская волна). Наконец, в пьезополупроводниковом кристалле воз­можно вз-ствие ПАВ с эл-нами про­водимости, приводящее к усилению этих волн.

На свободной поверхности жидкости упругие ПАВ существовать не могут, но на частотах УЗ диапазона и ниже там могут возникать поверхност­ные волны, в к-рых определяющими явл. не упругие силы, а поверхностное натяжение (т. н. к а п и л л я р н ы е в о л н ы). См. также Волны на по­верхности жидкости.

ПАВ ультра - и гнперзвукового диа­пазонов широко используются в тех­нике для всестороннего неразрушаю­щего контроля поверхности и поверх­ностного слоя образца, для создания микроэлектронных схем обработки электрич. сигналов в акустоэлектронике и т. д.

• , Звуковые поверх­ностные волны в твердых телах, М., 1981.

.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ электро­магнитные, волны, распространяющие­ся вдоль нек-рой поверхности и имею­щие распределение полей E, Н, доста­точно быстро убывающее при удале­нии от неё в одну (односторонняя

552

П. в.) или обе (истинная П. в.) сто­роны. в. возникает, напр., на границе раздела двух сред с диэлектрич. проницаемостями ε1 и ε2 при падении плоской волны из среды с большей диэлектрич. прони­цаемостью под углом, превышающим угол полного внутреннего отражения. в. может существовать на границе плазма — диэлектрик (в частности, плазма — вакуум).

• , Электромагнит­ные волны, М., 1957; , , Электродинамика сплош­ных сред, М., 1959.

.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПО­ЛУПРОВОДНИКОВ, свойства, обус­ловленные поведением носителей заря­да (электронов и дырок) вблизи гра­ницы раздела полупроводника с др. средой. На поверхности существуют поверхностные состояния носителей, плотность к-рых (число состояний, приходящихся на единичный интервал энергии и на единицу площади поверх­ности) для разл. полупроводников порядка 1010—1014 эВ-1•см-1. Заполнение этих состояний носителями (они «прилипают» к поверхности) создаёт поверхностный заряд, а в области око­ло поверхности возникает объёмный заряд противоположного знака. Т. о. образуются приповерхностные слои, обогащённые или обеднённые носите­лями, и между «поверхностью» и «объёмом» возникает разность потенци­алов — поверхностный потенциал φs (поверхностный изгиб энергетич. зон). Величина φs определяет изменение рав­новесных концентраций носителей на поверхности по сравнению с объёмом. Типичные значения φs~0,1 В. Вблизи поверхности носители испытывают до­полнительное по сравнению с объёмом рассеяние (поверхностные дефекты, фононы, поля дефектов от пограничной среды и т. п.), характеризуемое по­верхностной подвижностью носителей тока. Участие поверхностных состоя­ний в неравновесных процессах гене­рации и рекомбинации носителей опи­сывается поверхностными сечениями их захвата и выброса. Это св-во можно характеризовать скоростью поверх­ностной рекомбинации неравновесных носителей. Термоэлектронная эмиссия полупроводника и электрич. св-ва кон­такта полупроводника с др. средой за­висят от их работы выхода и энергии сродства к электрону. • Новое в исследовании поверхности твер­дого тела, пер. с англ., в. 2, М., 1977.

.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ в механи­ке, силы, приложенные к поверхности тела, напр. силы атм. давления на по­верхность тела, аэродинамич. силы, силы давления фундамента на грунт и др.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СОСТОЯНИЯ, ло­кализованные энергетич. состояния (уровни) носителей заряда (эл-нов проводимости и дырок), возникающие у границы твёрдого тела с вакуумом или др. средой. с. в запрещённой зоне (см. Зонная теория) предсказано (1932). с. в идеальном кри­сталле связано с нарушением пе­риодичности кристалла из-за обрыва кристаллич. потенциала на поверх­ности (у р о в н и Т а м м а). П. с. образуют поверхностные энергетич. зоны, состоящие из близко располо­женных уровней энергии, соответст­вующих разл. возможным компонен­там квазиимпульса, параллельным по­верхности. На поверхности реального кристалла всегда есть слой окисла, адсорбированные атомы, структурные дефекты и т. п. Это приводит к появ­лению дополнит. П. с. с волновыми ф-циями, имеющими максимум на по­верхности или вблизи неё и затухаю­щими по мере удаления от неё (у р о в н и Ш о к л и).

Особый тип П. с. в чистых металлах обнаружен (1960). Если металл находится в параллель­ном его поверхности магн. поле, то эл-ны, находящиеся вблизи поверхно­сти и подходящие к ней под малыми уг­лами, испытывают ряд последоват. зеркальных отражений. Т. о., движе­ние эл-на вдоль нормали к поверхности металла оказывается периодическим и, следовательно, квантуется, т. е. возникают дискретные уровни, между к-рыми возможны переходы. В ре­зультате в области слабых магн. полей возникает резонансное поглощение энергии высокочастотного (~1010 Гц) поля (см. Циклотронный резонанс).

• , Физико-химия поверхности полупроводников, М., 1973; , Электронные про­цессы на поверхности полупроводников, М., 1971; Левин Дж., Поверхностные (таммовские) состояния, пер. с англ., М., 1973; X а й к и н М. С., Магнит­ные поверхностные уровни, «УФН», 1968, т. 96, в. 3, с. 409.

.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, яв­ления, вызываемые избытком свобод­ной энергии в пограничном слое — поверхностной энергии, повышенной активностью и ориентацией молекул поверхностного слоя, особенностями его структуры и состава. П. я. опреде­ляются также тем, что хим. и физ. вз-ствия тел происходят прежде всего в поверхностных слоях. Осн. П. я. связаны с уменьшением поверхност­ной энергии, пропорциональной пло­щади поверхности. Так, образование равновесных форм жидких капель или газовых пузырей, а также кристал­лов при их росте определяется мини­мумом свободной энергии при пост. объёме. П. я., возникающие при сов­местном действии молекулярных сил (поверхностного натяжения и смачи­вания) и внеш. сил (силы тяжести) и вызывающие искривление жидких поверхностей раздела, наз. капилляр­ными явлениями.

П. я. в тв. телах имеют место преж­де всего на внеш. поверхности тела. К ним относятся: сцепление (когезия), прилипание (адгезия), смачивание, трение. Из условий минимума свобод­ной поверхностной энергии кристал­ла, на разл. гранях к-рого поверхностные натяжения различны, выводятся математически все возможные формы кристаллич. многогранников, изучае­мые в геом. кристаллографии.

П. я. имеют место и на внутр. по­верхностях, развивающихся на основе дефектов кристаллич. решётки. Любое разрушение тв. тела, связанное с пре­одолением его прочности, по существу представляет собой П. я., т. к. выра­жается в образовании новой поверх­ности раздела. Образование и разви­тие зародышей новой фазы в первона­чально однородной среде, находящей­ся в метастабильном состоянии, также определяется П. я. (с этим связано по­вышение растворимости малых капель и кристалликов и повышение над ними давления насыщенного пара; см. Кель­вина уравнение).

Значит. группу П. я. составляют ад­сорбционные явления, при к-рых из­меняется хим. состав поверхностного слоя (см. Адсорбция). К этой группе явлений примыкают разл. случаи ак­тивированной и хим. адсорбции, пере­ходящей в поверхностные хим. реак­ции с образованием поверхностного слоя хим. соединения. Сюда относятся разл. топохим. процессы (напр., обра­зование металлич. зеркал на поверх­ностях при восстановлении металла из раствора его солей, образование накипи на поверхностях нагрева и т. д.). Образование хемосорбционных мономолекулярных слоев-покрытий служит эффективным методом измене­ния мономолекулярно-поверхностных св-в тела и характера его вз-ствия с окружающей средой. Адсорбционные слои могут резко повышать устойчи­вость эмульсий, пен, суспензий, что связано в пределе со структурно-механич. св-вами этих слоев (высокая вязкость, упругость и прочность).

Особенности теплового движения в поверхностных слоях приводят к мол. рассеянию света поверхностями. К др. группе явлений относятся: термоэлек­тронная эмиссия, возникновение скач­ков потенциала и образование двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. я. связаны с ад­сорбцией ионов и дипольных молекул. П. я. влияют на термодинамич. рав­новесие фаз только в случае весьма развитой поверхности их раздела в коллоидных системах. Скорости же процессов теплообмена и массообмена — растворение, испарение, конден­сация, кристаллизация, гетерогенные хим. процессы (напр., коррозия) — определяются величиной и св-вами поверхности раздела и поэтому резко зависят от мол. природы и строения этой поверхности. Адсорбционные слои могут вызвать существ. изменение, замедление процессов межфазового об­мена. Так, монослои нек-рых поверх­ностно-активных в-в, напр. цетилового спирта, на поверхности воды мо­гут значительно замедлить её испаре-

553

ние. Таково же замедление процессов коррозии под действием поверхностных слоев ингибиторов или защитных плё­нок окислов и др. хим. соединений на поверхности металла.

П. я. определяют особенности гра­ничных условий при движении по­верхностей раздела (движение капель, пузырей и жидких струй, распадаю­щихся на капли, капиллярные волны на поверхности жидкости). Адсорбци­онные слон вызывают гашение капил­лярных волн вследствие возникнове­ния местных разностей поверхностного натяжения, т. е. изменения граничных гидродинамич. условий.