Verbum

ЗО́ННАЯ ПЛА́ЎКА, зонная перакрышталізацыя,

апрацоўка матэрыялу (у выглядзе стрыжня, выцягнутага злітка) расплаўленнем вузкай зоны і перамяшчэннем яе ўздоўж стрыжня. Выкарыстоўваецца для атрымання (рафінавання) чыстых матэрыялаў (т.зв. зонная ачыстка), легіравання і раўнамернага размеркавання дамешкаў па злітку (зоннае выраўноўванне), для вырошчвання монакрышталёў і інш. З.п. можна апрацоўваць амаль усе металы, паўправаднікі і дыэлектрыкі.

Адрозніваюць кантэйнерную і бястыгельную З.п. Пры кантэйнернай матэрыял змяшчаюць у спец. кантэйнер, які павольна перамяшчаецца адносна награвальнікаў. Пры гэтым на мяжы раздзелу цвёрдай і вадкай фаз адбываецца крышталізацыя матэрыялу. Пры бястыгельнай З.п. стрыжань (злітак) устанаўліваюць вертыкальна, а награвальнік размяшчаюць вакол яго. Спосабы нагрэву: індукцыйны токамі ВЧ, электронна-прамянёвы, радыяцыйны. Упершыню З.п. выкарыстана ў 1927 для ачысткі жалеза, пашырылася з 1952.

т. 7, с. 107

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

ВАЛЕ́НТНАЯ ЗО́НА,

энергетычная вобласць дазволеных электронных станаў у цвёрдым целе. Пры т-ры абсалютнага нуля цалкам запоўнена валентнымі электронамі (гл. Зонная тэорыя). Пад уплывам цеплавога руху, знешніх уздзеянняў (асвятленне, апрамяненне, увядзенне прымесяў і інш.) невял. частка электронаў пераходзіць з валентнай зоны ў зону праводнасці ці на прымесныя ўзроўні ў забароненай зоне. У выніку ў валентнай зоне з’яўляюцца незапоўненыя электронныя станы (дзіркі) і электроны валентнай зоны могуць удзельнічаць у электраправоднасці.

т. 3, с. 479

ЗО́НА ПРАВО́ДНАСЦІ,

часткова запоўненая або пустая (пры абсалютным нулі т-ры) энергетычная зона ў электронным спектры крышт. цвёрдага цела (гл. Зонная тэорыя). Электроны, што знаходзяцца ў З.п., разам з дзіркамі валентнай зоны вызначаюць электраправоднасць і ўдзельнічаюць у інш. працэсах пераносу ў цвёрдых целах. Наяўнасць электронаў у З.п. пры т-ры абс. нуля адрознівае металы ад паўправаднікоў і дыэлектрыкаў. У некат. цвёрдых цел З.п. можа перакрывацца (паўметалы) або судакранацца (бясшчылінныя паўправаднікі) з валентнай зонай.

т. 7, с. 106

ГА́НА ЭФЕ́КТ,

генерацыя высокачастотных ваганняў эл. току ў паўправадніковых прыладах з N-падобнай вольтампернай характарыстыкай. Назіраецца ў паўправадніках, зона праводнасці якіх мае некалькі далін (гл. Зонная тэорыя): рухомасць электронаў у верхніх далінах значна меншая, чым у ніжняй. У моцных палях частка электронаў пераходзіць з ніжняй даліны ў верхнія і электраправоднасць змяншаецца. Ваганні току маюць выгляд серыі імпульсаў з частатой паўтарэння, адваротна прапарцыянальнай прыкладзенаму напружанню і даўжыні ўзору паўправадніка. Выяўлены амер. фізікам Дж.​Ганам (1963) у крышталях арсеніду галію і фарсіду індыю. Выкарыстоўваецца ў схемах генератараў і ўзмацняльнікаў звышвысокай частаты (гл. Гана дыёд).

Ф.​А.​Ткачэнка.

т. 5, с. 19

ІАНІЗА́ЦЫЯ,

утварэнне дадатна або адмоўна зараджаных часціц (іонаў) і свабодных электронаў з эл. нейтральных атамаў ці малекул. Адбываецца ў рэчыве пад уплывам моцнага эл. поля, высокіх т-р, а таксама ад дзеяння ўдараў хуткіх зараджаных часціц і фатонаў у выніку таго, што атам ці малекула набывае лішкавую энергію, дастатковую для вылучэння электрона.

Пры І. газу з атамаў або малекул узнікаюць дадатны іон і свабодны электрон, якія застаюцца свабоднымі ці далучаюцца да інш. нейтральных атамаў або малекул, утвараючы комплексныя іоны. І. ў цвёрдых целах — пераход электронаў з атамаў асн. рэчыва ці з прымесных цэнтраў у зону праводнасці. Гл. таксама Зонная тэорыя, Электраправоднасць.

т. 7, с. 139

РАФІНАВА́ННЕ (ад франц. raffiner ачышчаць),

канчатковая ачыстка тэхн. прадуктаў ад пабочных прымесей у металургічнай, хім. і інш. галінах прам-сці. Ачыстку харч. прадуктаў (напр., алеяў, цукру) наз. рафінацыяй.

У металургіі пашырана Р. металаў — ачыстка першасных, ці чарнавых металаў (маюць 96—99% асн. металу), ад прымесей для павышэння якасці сталей, металаў і сплаваў, а таксама атрымання каштоўных металаў (золата, серабра і інш.), якія ёсць у чарнавых металах. Асн. метады Р.: піраметалургічныя (гл. Піраметалургія), электралітычныя і хім., заснаваныя на адрозненні ўласцівасцей (т-р плаўлення, шчыльнасці і інш.) элементаў, што раздзяляюць. Піраметалургічнае Р., якое ажыццяўляюць у расплавах, мае шэраг разнавіднасцей (напр., зонная плаўка). Электралітычнае Р. — электроліз водных раствораў ці расплаваў солей. выкарыстоўваюць для атрымання каляровых металаў (медзь, нікель і інш.) высокай чысціні. Хім. Р. засн. на рознай растваральнасці металаў і прымесей у растворах кіслот і шчолачаў (напр., афінаж — Р. высакародных металаў). Для атрымання чыстых металаў звычайна выкарыстоўваюць паслядоўна некалькі метадаў.

т. 13, с. 380

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

ПАЎПРАВАДНІКО́ВЫ ЛА́ЗЕР,

лазер з паўправадніковым крышталём у якасці рабочага рэчыва. Асаблівасці — высокая эфектыўнасць пераўтварэння эл. энергіі ў энергію кагерэнтнага выпрамянення, малая інерцыйнасць, магчымасць перастройкі даўжыні хвалі выпрамянення і інш.

У П.л. ўзбуджаюцца і выпрамяняюць (калектыўна) атамы крышт. рашоткі, што вызначае малыя памеры і кампактнасць прылады. У адрозненне ад лазераў інш. тыпаў у П.л. выкарыстоўваюцца выпрамяняльныя квантавыя пераходы паміж дазволенымі энергет. зонамі крышталёў (гл. Зонная тэорыя, Цвёрдае цела): пры рэкамбінацыі электронаў і дзірак вызваляецца энергія, якая выпрамяняецца ў выглядзе квантаў святла (люмінесцэнцыя) ці перадаецца ўсяму крышталю, як цеплавая энергія. У некаторых паўправадніках, напр. у арсенідзе галію, доля выпрамененай энергіі набліжаецца да 100%. Важнейшы спосаб пампоўкі ў П.л. — інжэкцыя праз p-n-пераход ці гетэрапераход (інжэкцыйны П.л.), што дазваляе непасрэдна пераўтвараць эл. энергію ў кагерэнтнае выпрамяненне. Інш. спосабы пампоўкі: эл. прабой (стрымерны П.л.), бамбардзіроўка электронамі (П.л. з электроннай пампоўкай) і аптычная пампоўка. П.л. выкарыстоўваюцца ў аптычнай сувязі і лакацыі, спец. аўтаматыцы, оптаэлектроніцы, тэхніцы спец. асвятлення (напр., скарасной фатаграфіі), для вызначэння забруджванняў і дамешкаў у розных асяроддзях, для лазернага праекцыйнага тэлебачання.

В.​К.​Кананенка.

т. 12, с. 231