Verbum

РАДЫЯЦЫ́ЙНЫЯ ДЭФЕ́КТЫ,

дэфекты структуры, якія ўтвараюцца пры апрамяненні цвёрдых цел іанізавальным выпрамяненнем (радыяцыяй). Адрозніваюць абарачальныя Рд. — назіраюцца ў працэсе апрамянення і знікаюць пасля спынення ўздзеяння радыяцыі, і астаткавыя — назапашваюцца ў працэсе апрамянення і захоўваюцца пасля яго. Паводле саставу бываюць уласныя і дамешкавыя (у іх склад уваходзяць атамы легіравальнай дамешкі), паводле памераў — кропкавыя і працяглыя (вобласці назапашвання ўласных і/ці дамешкавых дэфектаў).

Энергія, якая перадаецца пры апрамяненні цвёрдаму целу (мішэні), можа прывесці да разрыву міжатамных сувязей з утварэннем першасных Р.д. — пары міжвузельны атам — вакансія (гл. Вакансія ў фізіцы). Жорсткае эл.-магн. выпрамяненне (ультрафіялетавае выпрамяненне, рэнтгенаўскае выпрамяненне, гама-выпрамяненне) непасрэдна ўзбуджае электронную сістэму цвёрдага цела, а потым уключаюцца механізмы зрушэння атамаў са становішчаў устойлівай раўнавагі. Утварэнне Р.д. пры перадачы энергіі выпрамянення электронам рэчыва мае месца ў асноўным у дыэлектрыках і паўправадніках. Калі энергія зрушанага ў міжвузелле атама мішэні значна перавышае парогавую энергію ўтварэння Р.д., то такі атам можа пры руху ўтвараць пары міжвузельны атам — вакансія. Магчыма таксама ўтварэнне Р.д. у выніку перадачы часткі энергіі ядзерных рэакцый атаму мішэні. Колькасць і структуру Р.д. можна змяніць награваннем мішэні (тэрмічны адпал дэфектаў). Утварэнне Р.д. у спалучэнні з інш. знешнімі ўздзеяннямі (мех. нагрузкі, эл. і магн. палі, асвятленне) дае магчымасць мэтанакіравана мадыфікаваць уласцівасці матэрыялаў.

Літ.:

Гл. пры арт. Радыяцыйная фізіка.

М.​А.​Паклонскі.

т. 13, с. 244

ПАЎПРАВАДНІКО́ВЫЯ ПРЫЛА́ДЫ,

прылады, дзеянне якіх заснавана на электронных працэсах у паўправадніках. Адрозніваюць прылады на аснове аднародных паўправаднікоў (фотарэзістар, Гана дыёд і інш.) і паўправадніковых пераходаў (электронна-дзірачны пераход, гетэрапераход, Шоткі дыёд і інш.).

У П.п. выкарыстоўваюцца працэсы, абумоўленыя адчувальнасцю паўправаднікоў да знешніх уздзеянняў (змены т-ры, апрамянення, святла, эл. і магн. палёў і інш.), іх паверхневыя ўласцівасці (кантакты паўправаднік—метал, паўправаднік—дыэлектрык і іх спалучэнні), а таксама залежнасць уласцівасцей паўправадніковых узораў ад іх памераў. Адрозніваюць П.п. дыскрэтныя (асобныя вырабы) і інтэгральныя (актыўныя элементы маналітных інтэгральных схем). П.п. выкарыстоўваюцца для апрацоўкі эл. сігналаў (паўправадніковы дыёд, транзістар, тырыстар), пераўтварэння сігналаў аднаго віду ў другі (паўправадніковы лазер, фотатранзістар і інш.), атрымання адных відаў энергіі з іншых (тэрмаэлемент, сонечная батарэя і інш.), успрымання відарысаў (прылада з зарадавай сувяззю), пераўтварэння мех. і магн. велічынь у электрычныя (тэнзарэзістар, Хола пераўтваральнік), рэгістрацыі часціц (паўправадніковы дэтэктар), эмісіі электронаў у вакуум (халодны катод) і інш.

На Беларусі распрацоўкай і вытв-сцю П.п. займаюцца ў навук.-вытв. аб’яднанні «Інтэграл» і Маладзечанскім вытворчым аб’яднанні «Электрамодуль».

Літ.:

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов: Пер. с англ. Кн. 1—2. 2 изд. М., 1984;

Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. 4 изд. М., 1987;

Грибковский В.П. Полупроводниковые лазеры. Мн., 1988;

Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем: Пер. с англ. М., 1989;

Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. 2 изд. М., 1990.

М.​А.​Паклонскі.

т. 12, с. 231

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

ЗО́ННАЯ ТЭО́РЫЯ крышталічных цвёрдых цел,

квантавая тэорыя спектра энергій электронаў крышталя. Паводле З.т. гэты спектр складаецца з зон дазволеных і забароненых энергій. З.т. тлумачыць шэраг уласцівасцей і з’яў у крышталях, у прыватнасці, розны характар іх электраправоднасці.

Аснова З.т. — аднаэлектроннае прыбліжэнне: скорасць руху атамных ядраў каля становішчаў раўнавагі многа меншая за скорасць электронаў; кожны электрон рухаецца ў трохмерна-перыядычным полі, якое ствараецца ядрамі і астатнімі электронамі. Зона праводнасці (с) і валентная зона (v) утвораны сукупнасцю атамных энергет. узроўняў, «расшчэпленых» у выніку аб’яднання свабодных атамаў у крышт. рашотку. Узроўні энергіі валентных электронаў (е) атама расшчапляюцца і зрушваюцца значна больш, чым узроўні ўнутраных электронаў (і). Шырыня забароненай зоны Eg (энергет. шчыліна паміж v- і с-зонамі) вызначаецца раўнаважнай адлегласцю паміж ядрамі (пастаяннай крышт. рашоткі d) У крышталі з N ідэнтычных атамаў кожны атамны ўзровень расшчапляецца на N узроўняў, якія ўтвараюць квазінеперарыўную дазволеную зону або яе частку. Электроны запаўняюць дазволеныя зоны энергій у адпаведнасці з Паўлі прынцыпам: на N узроўнях зоны можа знаходзіцца не больш за 2N электронаў. Уласцівасці крышталя залежаць ад колькасці электронаў у зоне праводнасці і/ці ад колькасці незапоўненых узроўняў (вакансій для электронаў) у валентнай зоне. Калі энергет. зона запоўнена электронамі часткова, то пад уздзеяннем знешняга эл. поля яны пераразмяркоўваюцца па ўзроўнях у зоне. Пры гэтым парушаецца сіметрыя размеркавання электронаў па скорасцях — узнікае эл. ток. Таму крышталь з часткова запоўненай c-зонай з’яўляецца правадніком электрычнасці — металам. Электроны ў поўнасцю запоўненай v-зоне з-за прынцыпу Паўлі не могуць пераразмяркоўвацца па ўзроўнях энергіі; крышталь з пустой с-зонай і поўнасцю запоўненай электронамі v-зонай — дыэлектрык. Калі цеплавая энергія дастатковая для пераводу часткі электронаў з v-зоны ў c-зону, то электраправоднасць крышталя расце пры награванні; такі крышталь — паўправаднік. Пры слаба перакрытых с- і v-зонах крышталь з’яўляецца паўметалам (напр., вісмут), а пры змыканні гэтых зон (Eg=0) — бясшчылінным паўправадніком (напр., шэрае волава). З.т. — набліжэнне да рашэння фундаментальнай задачы: вывесці ўласцівасці крышталя з уласцівасцей атамаў, з якіх ён складаецца.

Літ.:

Харрисон У.А. Электронная структура и свойства твердых тел: Физика химической связи: Пер. с англ. Т. 1—2. М., 1983;

Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел: Пер. с англ. М., 1981.

М.​А.​Паклонскі.

т. 7, с. 107

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