Verbum

МІНЕРА́ЛЫ ШТУ́ЧНЫЯ (сінтэтычныя),

мінералы, створаныя на аснове сучасных прамысл. тэхналогій (фіз. і хім. метадамі), паводле хім. саставу, фіз. уласцівасцей і крышт. структуры адпавядаюць прыродным прататыпам. У 1837 штучна быў зроблены першы сінт. рубін масай у 1 карат франц. хімікам М.​Гадэнам. У 1892 франц. даследчык А.​Вернейль распрацаваў першую прамысл. тэхналогію атрымання рубінаў у шырокім маштабе. Існуюць 2 віды М.ш.: сінт. мінералы, што маюць прыродныя аналагі (александрыт, алмаз, апал, біруза, ізумруд, кварц, рубін, рутыл, сапфір, шпінель і інш.); штучныя мінералы, якія не маюць прыродных аналагаў (фабуліт-тытаніт стронцыю, ніабат літыю і інш.).

У.​Я.​Бардон.

т. 10, с. 383

ПАЎПРАВАДНІКО́ВЫЯ МАТЭРЫЯ́ЛЫ,

рэчывы з выразна выяўленымі ўласцівасцямі паўправаднікоў у шырокім інтэрвале тэмператур, прызначаныя для вырабу паўправадніковых прылад. У адрозненне ад металаў электраправоднасць у П.м. павялічваецца з ростам т-ры. П.м. адчувальныя да знешніх уздзеянняў (награванне, апрамяненне, дэфармаванне і інш.), да наяўнасці ў іх дамешкаў і структурных дэфектаў. Асн. галіна выкарыстання — мікраэлектроніка. Найб. пашыраныя П.м.: крэмній, германій, алмаз, крэмнію карбід, злучэнні некаторых элементаў III і V (GaAs, InSb, GaN і інш.), II і VI (CdSe, ZnTe і інш.) груп перыядычнай сістэмы.

Літ.:

Мильвидский М.Г. Полупроводниковые материалы в современной электронике. М., 1986;

Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. 2 изд. М., 1986;

Солимар Л., Уолш Д. Лекции по электрическим свойствам материалов: Пер. с англ. М., 1991.

М.​А.​Паклонскі.

т. 12, с. 231

ЗВЫШЦВЁРДЫЯ МАТЭРЫЯ́ЛЫ матэрыялы, цвёрдасць матэрыялаў якіх сувымерная з цвёрдасцю алмазу. Адрозніваюць прыродныя (алмаз) і сінт. (найб. пашыраны сінт. алмазы і кубічны нітрыд бору), мікрацвёрдасць якіх — 60—100 ГПа. Маюць высокія трываласць, зносаўстойлівасць, цеплаправоднасць. Хімічна інертныя. Сінт. З.м. атрымліваюць з вугляроду і нітрыду бору пры высокім ціску (4—12 ГПа) і т-рах ад 1200 да 2200 °C у спец. камерах. Выкарыстоўваюць у выглядзе парашкоў, мона- і полікрышталёў, кампазітаў, плёнак для вырабу абразіўных, металарэзных, горна-буравых інструментаў. На Беларусі даследаванні па стварэнні З.м. праводзяцца з 1960 у Ін-це фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў Нац. АН. Распрацаваны тэхналогіі атрымання сінт. алмазаў, кубічнага нітрыду бору, у т. л. полікрышт. («белбор»), кампазітаў на іх аснове, наладжана вытв-сць гэтых матэрыялаў. Парашкі сінт. алмазаў выпускаюць на Гомельскім ВА «Крышталь».

В.​Б.​Шыпіла.

т. 7, с. 42

НЕАРГАНІ́ЧНЫЯ ПАЛІМЕ́РЫ,

палімеры, макрамалекулы якіх маюць неарган. галоўны ланцуг і не маюць арган. бакавых радыкалаў. Вядомы прыродныя і сінтэтычныя. Структурная класіфікацыя (паводле будовы макрамалекулы) адпавядае класіфікацыі арган. і элементаарган. палімераў (гл. Высокамалекулярныя злучэнні). У прыродзе найб. пашыраны сеткавыя Н.п., якія ў выглядзе мінералаў уваходзяць у склад зямной кары (напр., кварц). Такія Н.п. ў адрозненне ад арган. палімераў не могуць існаваць у высокаэластычным стане.

Найб. падобныя да арган. палімераў (паводле ўласцівасцей) лінейныя гетэраланцуговыя Н.п. (з атамаў розных элементаў), да якіх адносяцца поліфасфазэны (напр., поліфосфанітрылхларыд [—Cl₂PN—]_n — неарган. каўчук), палімерныя аксіды серы, фасфаты, сілікаты. Гомаапамныя ланцугі (з атамаў аднаго элемента) са ступенню полімерызацыі n≥100 утвараюць толькі вуглярод (лінейныя палімеры — кумулены =C=C=C=C... і карбін —C≡C—C≡C—..., а таксама кавалентныя крышталі: двухмерныя — графіт, трохмерныя — алмаз) і элементы VI групы — сера, селен, тэлур. Расплавы прыродных Н.п. у прысутнасці спец. дабавак для стабілізацыі сярэднеразгалінаваных структур перапрацоўваюць у шкло, валокны, сіталы, кераміку і інш.

А.​П.​Чарнякова.

т. 11, с. 259

МОНАКРЫШТА́ЛЬ (ад мона... + крышталі),

асобны крышталь з адзінай неперарыўнай крышт. рашоткай. Характэрная асаблівасць М. — залежнасць большасці яго фіз. уласцівасцей ад напрамку (анізатрапія). Усе яго фіз. ўласцівасці (эл., магн., аптычныя, акустычныя, мех. і інш.) звязаны паміж сабой і абумоўлены крышт. структурай, сіламі сувязі паміж атамамі і энергет. спектрам электронаў (гл. Зонная тэорыя).

Многія М. маюць асаблівыя фіз. ўласцівасці: алмаз вельмі цвёрды, сапфір, кварц, флюарыт — надзвычай празрыстыя, ніткападобныя крышталі карунду рэкордна моцныя. Многія М. адчувальныя да знешніх уздзеянняў (святла, мех. напружанняў, магн. і эл. палёў, радыяцыі і інш.) і выкарыстоўваюцца як пераўтваральнікі ў квантавай электроніцы, радыёэлектроніцы, лазернай фізіцы, акустыцы і інш. Прыродныя М. трапляюцца рэдка, найчасцей маюць малыя памеры і вял. колькасць дэфектаў структуры (гл. Дэфекты ў крышталях) Таму ў электронным прыладабудаванні выкарыстоўваюць штучныя М. з дасканалай крышт. структурай, зададзенымі ўласцівасцямі і памерамі (гл. Сінтэтычныя крышталі). Створана вял. колькасць сінтэтычных М., якія не маюць прыродных аналагаў.

Літ.:

Лодиз Р.А., Паркер Р.Л. Рост монокристаллов: Пер. с англ. М., 1974;

Нашельский А.Я. Монокристаллы полупроводников. М., 1978.

т. 10, с. 517

ВУГЛЯРО́Д (лац. Carboneum),

C, хімічны элемент IV групы перыяд. сістэмы, ат. н. 6, ат. м. 12,011. Складаецца з 2 стабільных ізатопаў ​¹²C (98,892%) і ​¹³C (1,108%). Ізатопам ​¹²C карыстаюцца для вызначэння атамнай адзінкі масы. У верхніх слаях атмасферы ўтвараецца радыеактыўны ізатоп ​¹⁴C. У зямной кары ў выглядзе мінералаў і гаручых выкапняў знаходзіцца 2,3∙10​⁻²% вугляроду па масе, у атмасферы ў выглядзе вугляроду дыаксіду — 1,2∙10​⁻²%. Вельмі шмат вугляроду ў космасе; на Сонцы па распаўсюджанасці займае 4-е месца пасля вадароду, гелію, кіслароду. Злучэнні вугляроду — асн. састаўная частка тканак раслін і жывёл (гл. Біягены).

Існуюць 2 крышт. мадыфікацыі вугляроду (алмаз, графіт, 3-я — карбін — атрымана штучна) і аморфны (кокс, сажа, драўняны вугаль). Пры звычайных т-рах хімічна інертны, пры высокіх — рэагуе з многімі элементамі: з металамі і некаторымі неметаламі (напр., бор, крэмній) утварае карбіды. Аморфны вуглярод хімічна больш актыўны (моцны аднаўляльнік). Атамы вугляроду здольныя злучацца адзін з адным і ўтвараюць вял. колькасць злучэнняў, якія вывучае арганічная хімія.

Выкарыстоўваюць у вытв-сці алмазных інструментаў (гл. таксама Алмазная прамысловасць), вогнетрывалых матэрыялаў, эл.-тэхн. вырабаў, у ядз. тэхніцы, гумавай, паліграф., лакафарбавай прам-сці, металургіі.

К.​Л.​Майсяйчук.

т. 4, с. 286

ПОЛІМАРФІ́ЗМ у хіміі,

здольнасць цвёрдых рэчываў і вадкіх крышталёў існаваць у некалькіх формах з рознай крышт. структурай. П. простых рэчываў прынята наз. алатропіяй; паняцце П. не адносіцца да некрышт. алатропных форм (напр., газападобных кіслароду і азону).

Розныя крышт. структурныя формы рэчыва наз. паліморфнымі мадыфікацыямі (звычайна абазначаюцца грэч. літарамі, напр., у волаве). П. пашыраны сярод рэчываў разнастайных класаў (простых, неарган. і арган.), напр., мадыфікацыі вугляроду, якія істотна адрозніваюцца паводле ўласцівасцей: алмаз і лансдэйліт, у якіх атамы аб’яднаны кавалентнымі сувязямі ў прасторавы каркас, графіт, карбін. П. малекулярных крышталёў праяўляецца ў рознай упакоўцы малекул з аднолькавымі структурнымі ф-ламі. Паліморфныя мадыфікацыі звычайна з’яўляюцца тэрмадынамічнымі фазамі. Узаемныя ператварэнні паліморфных мадыфікацый наз. паліморфнымі пераходамі. Паліморфныя пераходы падзяляюцца на пераходы I і II роду (гл. Фазавыя пераходы). Змяненне крышт. структуры пры пераходах II роду нязначнае. Асобны выпадак П. — політыпізм, які назіраецца ў некаторых крышталях са слаістай структурай (сульфіды цынку ZnS і малібдэну MoS₂, гліністыя мінералы і інш.). Палітыпы (палітыпныя мадыфікацыі) пабудаваны з аднолькавых слаёў ці слаістых «пакетаў» атамаў і адрозніваюцца спосабам і перыядычнасцю іх накладання (напр., для карбіду крэмнію вядома больш за 40 палітыпаў).

Літ.:

Верма А.Р., Кришна П. Полиморфизм и политипизм в кристаллах: Пер. с англ. М., 1969.

А.​П.​Чарнякова.

т. 12, с. 474

МІНЕРА́ЛЫ (ад позналац. minera руда),

прыродныя хім. злучэнні, радзей самародныя элементы, пераважна цвёрдыя целы крышталічнай і аморфнай будовы, прыкладна аднародныя паводле хім. саставу і фіз. уласцівасцей, утвораныя ў выніку фіз.-хім. працэсаў у нетрах і на паверхні Зямлі або інш. планет, устойлівыя ў пэўных фіз.-хім. межах; састаўная ч. горных парод і руд. Гэта самародныя элементы, сульфіды, галагеніды, аксіды і гідраксіды, кіслародныя солі. Да М. часам адносяць некаторыя арган. злучэнні і ваду. М., якія складаюць горныя пароды, наз. пародаўтваральнымі, тыя, што прысутнічаюць у пародзе ў нязначнай колькасці — акцэсорнымі.

Фіз. і хім. ўласцівасці пераважнай большасці М. залежаць ад хім. саставу і структуры крышт. рашоткі. Вылучаюць ізаморфныя разнавіднасці мінералаў (пры аднолькавай форме пераменны хім. састаў) і паліморфныя аднаго хім. саставу (напр., алмаз і графіт). Вядома каля 2 тыс. М. Найб. пашыраны М. класа сілікатаў (34% ад агульнай колькасці), аксіды і гідраксіды (каля 25%), сульфідныя злучэнні і іх аналагі (каля 20%). Колер, бляск, празрыстасць, цвёрдасць, шчыльнасць, спайнасць, злом, аптычныя характарыстыкі, магнітнасць, электраправоднасць, радыеактыўнасць і інш. ўласцівасці М. цесна звязаны з хім. саставам і структурай. Колер М. разнастайны і залежыць ад храмафорных (афарбоўваючых) элементаў, змены аптычнай аднароднасці крышт. рашоткі, мех. дамешкаў і інш. Бляск М. шкляны, алмазны, паўметалічны і металічны. М. падзяляюцца на празрыстыя (напр., тапаз, горны хрусталь), паўпразрыстыя (напр., кінавар, сфалерыт), непразрыстыя (напр., магнетыт, графіт). Цвёрдасць М. вызначаецца пераважна паводле шкалы Моаса (ад 1 да 10, напр., тальк — цв. 1, алмаз — цв. 10). Пры вызначэнні М. і ўмоў іх утварэння вял. значэнне мае марфалогія (вонкавы выгляд крышталяў — прызматычныя, таблітчастыя, ігольчастыя, слупковыя, ліставатыя, лускавінкавыя і інш.; характар агрэгатаў — друзы, жэоды, сакрэцыі і інш.). Тэрыторыі з пэўным комплексам М. наз. мінералагічнымі правінцыямі; прамежкі часу, спрыяльныя ўтварэнню пэўнага комплексу М., наз. мінералагічнымі эпохамі. Вывучэнне ўзаемасувязі паміж хім., фіз. і марфал. асаблівасцямі М. і ўмовамі іх утварэння ўзнаўляе гісторыю фарміравання радовішчаў, што складае навук. аснову пошукаў і разведкі карысных выкапняў. У аснове сучаснай класіфікацыі М. ляжыць крышталехім. прынцып, які адлюстроўвае тып хім. злучэння і тып. хім. сувязі паміж структурнымі адзінкамі. Паводле класіфікацыі А.​Г.​Бяцехціна, усе М. падзяляюцца на арганічныя і неарганічныя, неарганічныя — на 6 раздзелаў, унутры іх вылучаюцца класы, падкласы і групы.

На Беларусі вядома некалькі соцень М. У крышт. фундаменце трапляюцца акцэсорныя М.: самародныя элементы (плаціна, ірыдый, золата, ртуць), сульфіды (кінавар, барніт, кавелін), групы гранатаў (андрадыт, альмандын, піроп), піраксены (аўгіт, дыяпсід, саліт, ферасаліт, гіперстэн, эгірын, энстатыт), амфіболы (рагавая падманка, актыналіт, трэмаліт і інш.). У асадкавай тоўшчы трапляюцца самародная медзь, спадарожнік алмазу — піроп, з групы гідраксідаў — дыяспор і інш. Мінеральную сыравіну, што здабываюць у Беларусі, выкарыстоўваюць у прам-сці буд. матэрыялаў, хім., керамічнай, як агранамічныя руды, абліцовачныя матэрыялы і інш.

Літ.:

Бетехтин А.Г. Минералогия. М., 1950;

Лазаренко Е.К. Курс минералогии. 2 изд. М., 1971;

Ярцев В.И., Аношко Я.И. Минералогия. Мн., 1998.

Я.​І.​Аношка.

т. 10, с. 382

ДЫСЛАКА́ЦЫІ ў крышталях,

трансляцыйныя лінейныя дэфекты ў крышталях; лініі, уздоўж і паблізу якіх парушана рэгулярнае размяшчэнне атамных плоскасцей. Могуць выходзіць на паверхню, замыкацца (утвараць дыслакацыйную пятлю), разгаліноўвацца, не абрываюцца ўнутры крышталя. Сярэдняя колькасць ліній Д., што праходзяць праз сячэнне адзінкавай плошчы, вызначае дыслакацыйную шчыльнасць.

У простай кубічнай рашотцы бываюць 2 тыпы Д. — краявая і вінтавая; у больш складаных структурах паміж гэтымі гранічнымі тыпамі могуць існаваць прамежкавыя (напр., у рашотцы алмазу бывае 10 тыпаў Д.). Краявыя Д. — лініі, уздоўж якіх унутры крышталя абрываецца край лішняй атамнай паўплоскасці. Вінтавыя Д. ўтвараюцца ў выніку зруху на перыяд рашоткі адной часткі крышталя адносна другой уздоўж некаторай атамнай паўплоскасці паралельна яе краю. Пры абходзе вакол лініі Д. па вузлах рашоткі ўзнікае незамкнёнасць контуру, якая характарызуецца вектарам Бюргерса $\overrightarrow{b}$. Даўжыня вектара $\overrightarrow{b}$ роўная аднаму з трансляцыйных перыядаў рашоткі, а напрамак залежыць ад напрамку абходу контуру. Для краявой Д. вектар датычнай L да яе лініі і вектар $\overrightarrow{b}$ перпендыкулярныя, для вінтавой — паралельныя. Існуюць 2 спосабы перамяшчэння Д. па крышталі: слізганне (абумоўлена разрывам і перазлучэннем міжатамных сувязей уздоўж лініі Д.) і перапаўзанне (атамная рэканструкцыя краю лішняй паўплоскасці). У рэальных крышталях Д. — ломаныя лініі, якія складаюцца з участкаў (сегментаў) розных тыпаў. Пры збліжэнні двух Д. аднатыпныя сегменты 3 паралельнымі вектарамі Бюргерса адштурхоўваюцца, а з антыпаралельнымі — прыцягваюцца, і адбываецца «анігіляцыя» сегментаў. Узнікненне Д. абумоўлена пластычнай дэфармацыяй крышталя ў працэсе яго росту або далейшых тэрмаапрацовак. Д. ў крышталі знаходзіцца ў полі пругкіх напружанняў. Пры павелічэнні пластычнай дэфармацыі расце колькасць Д., іх палі перакрываюцца і слізганне ўскладняецца (дэфармацыйнае ўмацаванне). Рух і ўзаемадзеянне Д. вызначаюць змяненне формы крышталя і яго ўласцівасцей. У кавалентных крышталях (германій, крэмній, алмаз) Д. маюць абарваныя хім. сувязі; кожная разарваная (ненасычаная) сувязь можа выступаць як цэнтр захопу электрона. У кавалентных і іонных крышталях Д. праяўляюць сябе ў фотапругкасці, люмінесцэнцыі, анізатрапіі электраправоднасці і інш. Акрамя Д. у крышталях бываюць ратацыйныя лінейныя дэфекты — дысклінацыі (парушэнні сіметрыі напрамкаў).

Літ.:

Судзуки Т., Ёсинага Х., Такеути С. Динамика дислокаций и пластичность: Пер. с яп. М., 1989;

Дроздов Н.А., Патрин А.А., Ткачев В.Д. Рекомбинационное излучение на дислокациях в кремнии // Письма в Журн. экспер. и теорет. физики. 1976. Т. 23, № 11.

М.​А.​Драздоў, М.​А.​Паклонскі.

т. 6, с. 293

ПАЎПРАВАДНІКІ́,

рэчывы, у якіх канцэнтрацыя рухомых носьбітаў зараду значна меншая за канцэнтрацыю атамаў матрыцы. Адрозніваюцца паводле ўпарадкаванасці размяшчэння атамаў, хім. саставу, уласцівасцей. Атамы П. лёгка іанізуюцца, у выніку чаго ўзнікаюць дэлакалізаваныя электрон і дзірка (электронная вакансія ў хім. сувязі атамаў матрыцы). У ідэальных П. канцэнтрацыі электронаў і дзірак роўныя. У рэальных П., якія маюць атамы дамешкаў і дэфекты структуры, гэта роўнасць можа парушацца і тады электраправоднасць П. у асноўным забяспечваецца адным тыпам носьбітаў зараду (электронамі ці дзіркамі).

П., у якім канцэнтрацыя электронаў праводнасці намнога большая за канцэнтрацыю дзірак, наз. П. n-тыпу, у якім больш дзірак — р-тыпу. Паводзіны носьбітаў зараду ў крышт. П. апісваюцца зоннай тэорыяй. Запоўненыя электронныя станы (узроўні энергіі) валентнай зоны аддзелены ад вакантных станаў зоны праводнасці забароненай зонай (энергетычнай шчылінай). Дамешкавыя атамы і дэфекты крышт. структуры прыводзяць да з’яўлення энергетычных станаў у забароненай зоне (радзей у зоне дазволеных энергій), але паняцце забароненай зоны захоўвае сэнс. Дамешкавыя атамы ў П. могуць набываць зарад (донары — дадатны, акцэптары — адмоўны), які кампенсуецца з’яўленнем электрона ў зоне праводнасці ці дзіркі ў валентнай зоне. Эл. актыўнасць дамешкавага атама абумоўлена тым, што ён мае інш. валентнасць, чым замешчаны ім атам крышт. матрыцы (рашоткі). Калі дамешкавы атам замяшчае ў крышт. рашотцы атам з той жа групы перыяд. сістэмы элементаў (ізавалентнае замяшчэнне), то, часцей за ўсё, ён электрычна неактыўны і не ўтварае лакалізаваны стан. Ізавалентныя дамешкі могуць уваходзіць у крышт. рашотку ў вял. канцэнтрацыях і ўтвараць цвёрдыя растворы. У іх размяшчэнне вузлоў рашоткі мае далёкі парадак, але атамы замяшчэння размяшчаюцца ў гэтых вузлах хаатычна. Бясшчылінныя П. маюць нулявую шырыню забароненай энергет. зоны. Ад тыповых П. (германій, крэмній) іх адрознівае адсутнасць парогавай энергіі, неабходнай для паяўлення электрон-дзірачнай пары, ад металаў — значна меншая канцэнтрацыя электронаў праводнасці.

На Беларусі даследаванні па фізіцы П. вядуцца з пач. 1960-х г. у Ін-це фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў, Ін-це фізікі, Ін-це электронікі Нац. АН, БДУ і інш.

Літ.:

Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. 2 изд. М., 1990;

Вавилов В.С. Алмаз в твердотельной электронике // Успехи физ. наук. 1997. Т. 167, №1;

Yu P.Y., Cardona M. Fundamentals of semiconductors. 2 ed. Berlin, 1999;

Seeger K. Semiconductor Physics. 7 ed. Berlin, 1999.

М.​А.​Паклонскі.

т. 12, с. 230