Verbum

ГЕРМА́НІЙ (лац. Germanium),

Ge, хімічны элемент IV групы перыядычнай сістэмы, ат. н. 32, ат. м. 72,59. Прыродны складаецца з 5 стабільных ізатопаў, найб. колькасць ​⁷⁴Ge (36,54%). У зямной кары 1,5∙10​⁻⁴% па масе. Належыць да рассеяных элементаў. Адкрыты ў 1886 К.А.Вінклерам, названы ім у гонар яго радзімы (Германія).

Цвёрдае крохкае рэчыва серабрыстага колеру з метал. бляскам, t_пл 938,25 °C, шчыльн. 5323 кг/м³ (25 °C), шчыльн. вадкага 5557 кг/м³ (1000 °C). Паўправаднік, шырыня забароненай зоны 0,66 эВ. Пры звычайных умовах устойлівы да ўздзеяння вады, кіслароду, разбаўленых к-т. Узаемадзейнічае з азотнай к-той, царскай гарэлкай, растворамі шчолачаў у прысутнасці акісляльніку (утварае солі германаты, пры награванні — з большасцю неметалаў. У паветры пры 700 °C акісляецца да германію дыаксіду. Пры сплаўленні з металамі ўтварае германіды — крохкія цвёрдыя рэчывы з метал. бляскам (напр., германід цырконію Zi₅Ge₃, t_пл 2330 °C). Атрымліваюць з пабочных прадуктаў пры перапрацоўцы руд каляровых металаў, з попелу некаторых відаў вугалю, адходаў коксахім. вытв-сці. Выкарыстоўваюць у паўправадніковай тэхніцы для вырабу дыёдаў, транзістараў, тэрма- і фотарэзістараў; як кампанент сплаваў, матэрыял для лінзаў у прыладах інфрачырвонай тэхнікі і дэтэктараў іанізавальнага выпрамянення.

І.​В.​Боднар.

т. 5, с. 177

ІДЭА́ЛЬНЫ КРЫШТА́ЛЬ,

ідэалізаваная мадэль крышталя бясконцых памераў са строга перыядычным размяшчэннем атамаў, пазбаўленая дэфектаў. Адрозненне рэальных крышталёў ад І.к. звязана з канечнасцю іх памераў і наяўнасцю дэфектаў (вакансіі, дыслакацыі, міжвузельныя атамы, дамешкі і інш.). У рэальных крышталях пры т-ры, большай за т-ру 0 К, заўсёды ёсць некаторая колькасць дэфектаў, тэрмадынамічна раўнаважных з рашоткай. Найб. блізкія па будове да І.к. бездыслакацыйныя крышталі (напр., крэмній Si, германій Ge). Паняцце І.к. шырока выкарыстоўваецца ў крышталяграфіі і фізіцы цвёрдага цела.

т. 7, с. 169

ВІ́НКЛЕР ((Winkler) Клеменс Аляксандр) (26.12.1838, г. Фрайберг, Германія — 8.10.1904),

нямецкі хімік, распрацоўшчык прамысл. спосабу атрымання сернай кіслаты. Вучыўся ў Фрайбергскай горнай акадэміі (1857—59) і Лейпцыгскім ун-це, працаваў на хім. з-дах. У 1873—1902 праф. Фрайбергскай горнай акадэміі. Навук. працы па хім. тэхналогіі, неарган. і аналітычнай хіміі. Адкрыў германій (1886), існаванне якога прадказваў Дз.​І.​Мендзялееў у 1870. Распрацаваў метады хім. аналізу газаў і даследаваў асноўны працэс кантактнага спосабу вытв-сці сернай к-ты: каталітычнае акісленне дыаксіду серы.

Літ.:

Биографии великих химиков: Пер. с нем. М., 1981.

т. 4, с. 185

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

ВА́ДКІЯ ПАЎПРАВАДНІКІ́,

вадкасці, якія маюць уласцівасці паўправаднікоў. Адкрыты А.​Ф.​Іофе і А.​Р.​Рэгелем у пач. 1950-х г. Па фармальных прыкметах вадкія паўправаднікі — расплавы з удзельнай электраправоднасцю пры нармальных умовах у інтэрвале (10​⁻⁸ — 10​⁻⁵) Ом​⁻¹∙м​⁻¹; маюць электронную электраправоднасць.

Вадкія паўправаднікі ўтвараюцца пры плаўленні шэрагу крышталічных кавалентных паўправаднікоў (селен Se, злучэнні тыпу ${\mathrm{A}}_2^{\mathrm{I}}{\mathrm{B}}^{\mathrm{VI}}$, ${\mathrm{A}}^{\mathrm{II}}{\mathrm{B}}^{\mathrm{VI}}$, ${\mathrm{A}}^{\mathrm{III}}{\mathrm{B}}^{\mathrm{VI}}$, ${\mathrm{A}}_2^{\mathrm{V}}{\mathrm{B}}_3^{\mathrm{VI}}$ і інш.), пры ўмове захавання кавалентных міжатамных сувязяў. У гэтым выпадку не мяняецца (ці нязначна памяншаецца) удзельная электраправоднасць і захоўваецца яе паўправадніковы характар тэмпературнай залежнасці ў адрозненне ад некаторых крышталічных паўправаднікоў (крэмній Si, германій Ge, ${\mathrm{A}}^{\mathrm{III}}{\mathrm{B}}^{\mathrm{V}}$ і інш.), электраправоднасць якіх пры плаўленні рэзка павялічваецца да значэнняў, характэрных для металаў. Некаторыя вадкія паўправаднікі пры далейшым павелічэнні т-ры трацяць паўправадніковыя ўласцівасці і набываюць металічныя (напр., сплавы тэлур—селен Te—Se, багатыя Te).

Вадкія паўправаднікі выкарыстоўваюцца ў тэрмаэлементах, радыяцыйнаўстойлівых высокатэмпературных тэрмістарах і пераключальніках і інш.

Літ.:

Катлер М. Жидкие полупроводники: Пер. с англ. М., 1980;

Глазов В.М., Кольцов В.Б., Курбатов В.А. Экспериментальное исследование электрофизических свойств кремния вблизи фазового перехода кристалл — расплав в твердом и жидком состоянии. // Расплавы. М., 1987. Т. 1, вып. 1.

т. 3, с. 439

МІКРАЭЛЕКТРО́НІКА,

галіна навукі і тэхнікі, якая забяспечвае стварэнне і сінтэз мікрамініяцюрных вырабаў рознага функцыянальнага прызначэння для радыёэлектроннай апаратуры (лініі затрымкі, фільтры, прылады ўзмацнення і апрацоўкі радыёэлектронных сігналаў і інш.); асн. раздзел электронікі. На аснове вырабаў М. створаны таксама высоканадзейныя з вял. аб’ёмам памяці камп’ютэры і камп’ютэрныя сістэмы вырашаюцца праблемы стварэння штучнага інтэлекту.

Грунтуецца на дасягненнях фізікі, хіміі, матэматыкі, матэрыялазнаўства і інш. Сярод вырабаў М. найб. пашыраны аналагавыя і лічбавыя інтэгральныя паўправадніковыя і гібрыдныя мікрасхемы (ІС; гл. Інтэгральныя схемы), прыборы з зарадавай сувяззю (напр., ПЗС-матрыца). Вырабы М. бываюць у выглядзе матрыцы (ці некалькіх матрыц) аднатыпных элементаў мікронных і субмікронных памераў. напр., транзістараў розных тыпаў (біпалярных, МДП) і іх эл. злучэнняў; напр., вял. ІС маюць да 10⁴ элементаў, звышвял. — да 10​⁶ і ультравял. — больш за 10​⁶ элементаў на крышталь. Вытв-сць паўправадніковых ІС ажыццяўляецца з выкарыстаннем сукупнасці тэхнал. працэсаў, заснаваных на фіз.-хім. метадах апрацоўкі паўправадніковых, метал. і дыэл. матэрыялаў, якія складаюць аснову планарнай тэхналогіі, сінтэз гібрыдных мікрасхем праводзіцца на аснове плёначнай тэхналогіі. М. развіваецца ў кірунку змяншэння памераў элементаў (гл. Мініяцюрызацыя), павышэння ступені інтэграцыі (вызначаецца шчыльнасцю ўпакоўкі) і хуткадзеяння (вызначаецца часам затрымкі сігналу) з абавязковай аптымізацыяй логікі работы мікрасхем, удасканаленнем структуры і ўласцівасцей традыцыйных (германій, крэмній) і новых (арсенід галію і інш.) паўправадніковых і дыэл.-матэрыялаў, тугаплаўкіх металаў. Асн. праблемы М. пры павышэнні ступені інтэграцыі звязаны з фундаментальнымі абмежаваннямі, абумоўленымі прыродай матэрыялаў і фіз. прынцыпамі функцыянавання, а таксама праблемамі ўзроўню ўласных шумоў і адводу цяпла.

На Беларусі даследаванні па праблемах М. вядуцца з сярэдзіны 1960-х г. у Фіз.-тэхн. ін-це, Ін-тах фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў, электронікі Нац. АН, Бел. ун-це інфарматыкі і радыёэлектронікі, БДУ, НВА «Інтэграл» (у т. л. вытв-сць вырабаў М.) і інш.

Літ.:

Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. 2 изд. М., 1985;

Валиев К.А. Микроэлектроника: достижения и пути развития. М., 1986;

Гурский Л.И., Степанец В.Я. Проектирование микросхем. Мн., 1991.

Л.​І.​Гурскі.

т. 10, с. 363

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

КАМЕ́ННЫ ВУ́ГАЛЬ,

цвёрды гаручы карысны выкапень расліннага паходжання, разнавіднасць вуглёў выкапнёвых, прамежкавая паміж бурым вугалем і антрацытам. Мае ў гаручай масе 75—92% вугляроду, 2,5—5,7 вадароду, 1,5—15% кіслароду, мінер. прымесей (крэменязём, гліністае рэчыва і інш.) ад 1—2% і больш. Прымесі пры згаранні вызначаюць яго попельнасць. Колер чорны, радзей шэра-чорны. Адрозніваюць К.в. бліскучы, паўбліскучы, паўматавы, матавы. Шчыльн. 1220—1340 кг/м³. Найб. цеплыня згарання (у пераліку на сухое бяспопельнае рэчыва) 39,5—36,8 МДж/кг. Утвараецца з прадуктаў разлажэння арган. рэшткаў вышэй шых раслін, змененых працэсамі метамарфізму ва ўмовах павышаных т-р і ціску. Вылучаюць 5 генет. груп К.в., кожная з якіх паводле тыпу рэчыва падзяляецца на класы. Вядомы практычна ва ўсіх геал. сістэмах — ад дэвону да неагену, але найб. пашыраны ў карбоне, пермі і юры. Залягае ў выглядзе лінзападобных пакладаў і пластоў, магутнасцю да дзесяткаў і соцень метраў на глыбінях ад паверхні да 2,5 км і глыбей.

Важнай характарыстыкай К.в. з’яўляецца ступень яго рэгіянальнага метамарфізму, або узровень пераўтварэння арган. ч. пры павышэнні ціску і т-ры з пагружэннем вугляноснай тоўшчы на глыбіню. Адбываецца паступовая змена хім. саставу вуглёў, іх фіз. уласцівасцей і ўнутрымалекулярнай будовы. На вышэйшай (канчатковай) стадыі метамарфізму К.в. ператвараецца ў антрацыты, а пры яўна выражанай крышт. структуры — у графіты. Узрастанне ступені метамарфізму ў арган. рэчыве К.в. выклікаецца паслядоўным павелічэннем адноснай колькасці вугляроду і змяншэннем колькасці кіслароду і вадароду, лятучых рэчываў; змяняюцца таксама цеплыня згарання, здольнасць спякацца і фіз. ўласцівасці вугалю. Гал. тэхнал. ўласцівасці, якія вызначаюць каштоўнасць К.в., — спякальнасць і каксаванне. Прамысл. класіфікацыі К.в. заснаваны на розных параметрах якасцей і саставу вуглёў — на цеплыні згарання, колькасці звязанага вугляроду і лятучых кампанентаў, на цеплыні згарання і здольнасці да каксавання (Японія); на генет. асаблівасцях і цеплыні згарання (Расія, Украіна) і г.д. Па велічыні выхаду лятучых рэчываў і характарыстыцы негаручых рэшткаў К.в. падзяляюцца на 10 марак: даўгаполымныя, газавыя, газаватлустыя, тлустыя, коксавыя тлустыя, коксавыя, коксавыя іншыя, слабаспякальныя, збедненыя спякальныя і бедныя. Сусв. рэсурсы К.в. па розных ацэнках вагаюцца ад 8 да 16 трыльёнаў т. Найб. разведаныя запасы сканцэнтраваны ў Расіі, Казахстане, ЗША, Германіі, Польшчы, на Украіне. Выкарыстоўваецца К.в. як тэхнал. і энергет. сыравіна, для атрымання вадкага паліва. Пры вытв-сці коксу атрымліваюць многія хім. рэчывы, на аснове якіх выпускаюць угнаенні, пластмасы, сінт. валокны, лакі, фарбы і інш. З К.в. ў прамысл. маштабах атрымліваюць многія каштоўныя элементы: ванадый, германій, галій, серу і інш. Гл. таксама Вугальная прамысловасць.

У.​Я.​Бардон.

т. 7, с. 515