Словарь (стр. 39 )

.

ПОЛОСАТЫЕ СПЕКТРЫ, оптич. спек­тры молекул и кристаллов. Возникают при электронных переходах в молеку­лах или межзонных переходах в кри­сталлах, состоят из широких спект­ральных полос, положение к-рых раз­лично для разных в-в. В спектрах про­стых молекул электронные полосы распадаются на б. или м. узкие колебат. полосы и вращат. линии. Полосы

Спектры родамина С в глицерине; 1 — длин­новолновая интенсивная полоса поглоще­ния; 2—4 — полосы поглощения; 5 — полоса люминесценции: νэл — частота чисто элект­ронного поглощения.

сложных молекул часто сплошные, лишены дискр. структуры (рис.). При повышении темп-ры вследствие Допле­ра эффекта мол. спектральные полосы уширяются, при её понижении в спек­трах относительно простых молекул проявляется колебат. структура. По­дробнее см. Молекулярные спектры, Спектры кристаллов.

ПОЛОСЫ РАВНОГО НАКЛОНА, сис­тема чередующихся светлых и тёмных полос, наблюдаемая на экране при ос­вещении прозрачного слоя п о с т о я н н о й т о л щ и н ы (плоскопа-

562

раллельной пластинки) непараллель­ным пучком монохроматич. излучения. Каждая полоса создаётся лучами све­та S и S1 (рис.), падающими на по­верхность слоя под одним и тем же уг­лом (р. р. н. обусловлено интерференцией света, отражённого «т передней и задней границы пластинки. П. р. н. локализованы в бес­конечности и для их наблюдения ин­терферирующие лучи собирают с по­мощью линзы L на экран Э или фото­пластинку.

Схема наблюдения полос равного наклона. Лучи S и S1, падающие под одним углом, со­бираются линзой в одной точке О. Лучи, падающие под др. углом (напр., S'), соби­раются линзой в др. точке О'.

ПОЛОСЫ РАВНОЙ ТОЛЩИНЫ, один из эффектов оптики тонких слоев; в отличие от полос равного наклона наблюдаются непосредственно на п о в е р х н о с т и прозрачного слоя п е р е м е н н о й т о л щ и н ы. П. р. т. обусловлены интерференцией света, отражённого от передней и задней гра­ницы слоя. При этом максимумы и минимумы освещённости полос сов­падают с линиями на поверхности слоя, по к-рым разность хода интер­ферирующих лучей одинакова и равна целому числу λ/2. П. р. т. обусловли­вают радужную окраску тонких плё­нок (мыльных пузырей, масляных и бензиновых пятен); их используют для определения микрорельефа тонких пластинок и плёнок. См. также Нью­тона кольца.

ПОЛУМЕТАЛЛЫ, вещества, занима­ющие по электрич. свойствам проме­жуточное положение между металла­ми и полупроводниками. ха­рактерно слабое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости (см. Зонная теория), что приводит, с одной сто­роны, к тому, что П. остаются проводниками вплоть до абс. нуля темп-ры, а с др. стороны — к малой (по сравне­нию с металлами) концентрации но­сителей тока ~1018—1020см-3. С рос­том темп-ры число носителей увеличи­вается, электропроводность растёт. К П. относятся Bi, Sb, As, графит и др. Носители тока в П. отличаются боль­шой подвижностью и малой эффектив­ной массой. Благодаря этому П.— наиболее подходящие объекты для на­блюдения размерных эффектов, фазовых переходов диэлектрик — металл в «ильных магн. полях и др.

• См. лит. при ст. Металлы.

ПОЛУПРОВОДНИКИ, широкий класс в-в, характеризующийся значениями уд. электропроводности σ, промежуточными между уд. электропроводно­стью металлов σ~106—104 Ом-1 см-1 и хороших диэлектриков σ~10-10—10-12 Ом-1см-1 (электропро­водность указана при комнатной тем­п-ре). Характерной особенностью П., отличающей их от металлов, явл. возрастание электропроводности с рос­том темп-ры, причём, как правило, в широком интервале темп-р возраста­ние это происходит экспоненционально:

σ=σ0ехр(-оA/kT). (1)

Здесь оA — т. н. энергия активации проводимости, σ0 — коэфф. (в дейст­вительности зависящий от темп-ры, но медленнее, чем экспоненциальный множитель). Ф-ла (1) означает, что эл-ны в П. связаны с атомами, с энер­гией связи порядка оA. С повышением темп-ры тепловое движение начинает разрывать связи эл-нов, и часть их, пропорц. ехр(-оА/kT), становится свободными носителями заряда.

Связь эл-нов может быть разорвана не только тепловым движением, но и разл. внеш. воздействиями: светом, потоком быстрых ч-ц, сильным элек­трич. полем и т. д. Поэтому для П. характерна высокая чувствительность электропроводности к внеш. воздейст­виям, а также к содержанию примесей и дефектов в кристаллах, поскольку во многих случаях энергия оA для эл-нов, локализованных вблизи при­месей или дефектов, существенно мень­ше, чем в идеальном кристалле дан­ного П. Возможность в широких пределах управлять электропровод­ностью П. изменением темп-ры, вве­дением примесей и т. д. явл. основой их многочисл. и разнообразных при­менений.

Полупроводники и диэлектрики. Классификация полупроводников.

Формула (1) относится в равной мере и к диэлектрикам, электропровод­ность к-рых может также стать замет­ной при высокой темп-ре. Различие между П. и диэлектриками явл. ско­рее количественным, чем качествен­ным. Точнее было бы говорить о полу­проводниковом состоянии неметаллич. в-в, не выделяя П. в особый класс, а к диэлектрикам относить лишь такие в-ва, у к-рых в силу больших значений оA и малых σ0 электропроводность могла бы достигнуть заметных значе­ний лишь при темп-pax, превышаю­щих темп-ру их испарения.

Однако термин «П.» обычно пони­мают в более узком смысле, как сово­купность неск. наиболее типичных групп в-в, полупроводниковые свой­ства к-рых чётко выражены уже при комнатной темп-ре (300 К). Примеры таких групп: 1) элементы IV группы периодич. сис­темы элементов Ge и Si, которые наиболее полно изучены и с к-рыми связаны многие успехи полупровод­никовой электроники. Атомы этих эле­ментов, обладая 4 валентными эл-нами, образуют крист. решётки типа

алмаза с ковалентной связью атомов. Сам алмаз также обладает свойствами П.; однако величина оA для него зна­чительно больше, чем у Ge и Si, и поэтому при T=300 К его собственная (не связанная с примесями или внеш. воздействиями) проводимость мала.

2) А л м а з о п о д о б н ы е п о л у п р о в о д н и к и. К ним относятся соединения элементов III группы пе­риодич. системы (Al, Ga, In) с элемен­тами V группы (Р, As, Sb), наз. П. типа AIIIBV (GaAs, InSb, GaP, InP и т. п.). Атомы III группы имеют 3 валентных эл-на, а V группы — 5, так что ср. число валентных эл-нов на 1 атом в этих соединениях также 4. Каждый атом образует 4 валентные связи с ближайшими соседями, в результате чего образуется крист. решётка, подоб­ная решётке алмаза с той лишь раз­ницей, что ближайшими соседями ато­ма АIII явл. атомы BV, а атома BV— А. За счёт частичного перераспре­деления эл-нов атомы АIII — BV в такой структуре оказываются разноимённо заряженными. Поэтому связи в кри­сталлах А111—BV не полностью ковалентные, а частично ионные (см. Ион­ная связь). Однако ковалентная связь в них преобладает и определяет струк­туру, в результате чего эти кристаллы по многим свойствам являются бли­жайшими аналогами Ge и Si.

Соединения элементов II и VI групп периодической системы — A11—BVI (ZnTe, ZnSe, CdTe, CdS и т. п.) также имеют (в среднем) 4 валентных эл-на на атом, но ионная связь у них более сильно выражена. у них не столь ярко вы­ражены, как в предыдущих группах. Представление о «средней четырёхвалентности» и алмазоподобных П. оказалось плодотворным для поиска новых П., напр. типа A11—BVICV2 (ZnSnP2, CdGeAs3 и т. п.). Многие из алмазоподобных П. образуют сплавы, к-рые также явл. П., напр. Ge — Si, GaAs — GaP и др.

3) Элементы VI и V групп и их аналоги. Элементы VI груп­пы Те и Se как П. были известны рань­ше, чем Ge и Si, причём Se широко ис­пользовался в выпрямителях электрич. тока и фотоэлементах. Элементы V группы As, Sb и Bi — полуметаллы, по свойствам близкие к П., а их бли­жайшие аналоги — соединения типа Aivbvi (PbS, PbSe, SeTe, GeTe и т. п.), имеющие в среднем по 5 валент­ных эл-нов на атом, образуют одну из важных групп П., известных как приёмники ИК-излучения. Среди со­единений элементов VI группы (О, S, Se, Te) с элементами I—V групп очень много П. Большинство из них мало изучено. Примером более изученных и практически используемых могут служить Cu2O (купроксные выпрями­тели) и Bi2Te3 (термоэлементы).