Էջ:Հայկական Սովետական Հանրագիտարան (Soviet Armenian Encyclopedia) 9.djvu/298

Վիքիդարանից՝ ազատ գրադարանից
Jump to navigation Jump to search
Այս էջը սրբագրված է


նաե մշակումից (թրծում, լեգիրում, կոփում են), որի հետևանքով կարող են երևան գալ կամ վերանալ տարբեր արատներ։

Պ․ մ–ի ջերմային հատկությունները։ Սենյակային և ավելի բարձր ջերմաստիճաններում Պ․ մ–ների մեծ մասի ջերմունակությունը (C) հաստատուն է և հավասար մոտավորապես 3 R կալ/մոլ–ի(R-ц գազային հաստատունն է, տես Դյուչոնգի և Պտիի օրենք)։ Ցածր ջերմաստիճաններում նկատվում է ջերմունակության նվազում, և շատ ցածր ջերմաստիճաններում C^- 3 (նկ․ 1)։ Անցումը դասական 3R արժեքից քվանտային Т3 օրենքին դիտվում է յուրաքանչյուր Պ․ մ–ի համար բնութագրական 0 ջերմաստիճանում (Դեբայի ջերմաստիճան)։ Ցանցի տատանումներով պայմանավորված ջերմունակությունը միևնույնն է բոլոր Պ․ մ–ների համար Т<0 և Т>0 տիրույթներում։ Т^-0 միջանկյալ տիրույթում C-ն կախված է տատանումների սպեկտրային բաշխումից։ Երբ Т->0К, ցանցային ջերմունակության խիստ փոքր լինելու պատճառով Պ․ մ–ի ջերմունակությունը որոշվում է այլ քվազիմասնիկների ներդրումով։ Այսպես, մետաղներում Т< <0(k0/8F)V2 դեպքում (Sf-Ա Ֆերմիի էներգիան է, k-ն՝ Բոլցմանի հաստատունը) ջերմունակության մեջ հիմնական ներդրում են ունենում հաղորդականության էլեկտրոնները (Ce-T), ֆեռիտներում Т<02/Тс(Тс^ Կյուրիի ջերմաստիճանն է) դեպքում՝ սպինային ալիքները (Cm- 3/2)։ Պ․ մ–ի կարևոր բնութագրերից է ջերմային ընդարձակման գործակիցը՝ a=V–1(dV/dT)p (V-ն մարմնի ծավալն է, p-ն՝ ճնշումը)։ Ջերմային ընդարձակումը պայմանավորված է մասնիկների տատանումների աններդաշնակությամբ։

Պ․ մ–ի ջերմահաղորդականությունը կախված է մարմնի տեսակից։ Մետաղների համեմատաբար մեծ ջերմահաղորդականությունը դիէչեկտրիկների նկատմամբ պայմանավորված է հաղորդականության էլեկտրոններով։ Ջերմահաղորդականության գործակիցն ընդհանուր դեպքում ունի բարդ ջերմաստիճանային կախում և պայմանավորված Է Պ․ մ–ի բյուրեղային վիճակով, նմուշի չափերով, արատների առկայությամբ ևն։

էլեկտրոնները Պ․ մ–ում։ Պ․ մ–ի էլեկտրոնների էներգետիկ սպեկտրն ունի գոտիական կառուցվածք (տես Գոաիների տեսություն), այսինքն բաղկացած է էներգիայի թույլատրված և արգելված գոտիներից։ էներգետիկ սպեկտրի գոտիական կառուցվածքը պահպանվում է նաև ամորֆ մարմիններում, թեև դրանց սպեկտրում խիստ ձևով արգելված գոտիներ չկան, կան միային էներգիայի տիրույթներ, որոնցում վիճակների խտությունը շատ ավելի փոքր է, քան թույլատրեփ տիրույթներում։ Եթե էլեկտրոնի էներգիայի արժեքն ընկած է քվազիարգելված գոտում, ապա նրա շարժումը տեղայնացված է, հակառակ դեպքում էլեկտրոնի շարժումն ապատեղայնացված է, ինչպես բյուրեղային Պ․ մ–ում։ Պ․ մ–ների դասակարգումը հաղորդիչների, կիսահաղորդիչների և դիէլեկտրիկների կատարվում է գոաիների տեսության հիման վրա։ Մետաղների հատկությունները հիմնականում պայմանավորված են ազատ էլեկտրոնների զգալի խտությամբ (ո 1021–1023 սմ՜3 կարգի)։ Սովորական ջերմաստիճաններում էլեկտրոնային գազը խիստ այլասերված է՝ T<TF=8F/k~ 104–105К, որի հետևանքով մետաղի հատկությունները որոշվում են 8^8F էներգիա ունեցող էլեկտրոններով։ Մետաղի կարևոր բնութագրերից է տեսակարար դիմադրությունը, որը ջերմաստիճանների տարբեր տիրույթներում ունի տարբեր կախումներ (տես Մեաաղաֆիզիկա)։ Ցածր՝ T<^0 ջերմաստիճանների տիրույթամ սկսում է զգալի դեր խաղալ էլեկտրոնների ցրումը բյուրեղների ստատիկ արատներից։ Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս տեսակարար դիմադրությունը փոքրանում է կամ մնում հաստատուն։ Մակայն որոշ նյութերի (Au, Cu, Ag ևն) շատ մաքուր նմուշներում այն անցնում է մինիմումով և այնուհետև նորից աճում (Կոնդոյի երևույթ, նկ․ 2)։ Տեսակարար դիմադրության այսպիսի ջերմաստիճանային վարքը պայմանավորված է մետաղում զրոյից տարբեր սպին ունեցող չլրացված ներքին թաղանթներով խառնուրդային ատոմների (Mn, Fe, Со ևն) և էլեկտրոնների սպինային փոխազդեցությամբ։ Շատ մետաղներում և համաձուլվածքներում որոշակի ^-ից (կրիտիկական) ցածր ջերմաստիճաններում նկատվում է դիմադրության լրիվ կորուստ՝ նյութն անցնում է գերհաղորդիչ վիճակի։

Ազատ էլեկտրոնային գազը պայմանավորում է մետաղի օպտիկական հատկությունների մեծ մասը։ Արտաքին էլեկտրամագնիսական ալիքը համարյա չի թափանցում մետաղի մեջ։ Հաճախականությունների օպտիկական տիրույթում ալիքի թափանցման խորությունը 10 5 սմ կարգի է և որոշվում է б=с/со0 բանաձևով (c-ն լույսի արագությունն է վակուումում, ւօ0-ն՝ պլազմային հաճախականությունը)։ Ավելի մեծ հաճախականությունների տիրույթում ի հայտ են գալիս էներգիայի սպեկտրի գոտիական կառուցվածքով պայմանավորված երևույթներ։

Կիսահաղորդիչների հատկությունները կարելի է էապես վւոփոխել բազմապիսի արտաքին գործոնների, մասնավորապես լույսի ազդեցությամբ։ Լույսի կլանումը կիսահաղորդիչում որոշակի պայմաններում ուղեկցվում է էլեկտրահաղորդականության մեծացմամբ (ներքին ֆոտոէֆեկտ)։ Կիսահաղորդիչներում հնարավոր են լույսի կլանման հետևյալ տեսակները․ ա․ կլանում ազատ լիցքակիրների միջոցով (ներգոտիական կլանում), բ․սեփական կւանում, որը պայմանավորված է էլեկտրոնների անցումներով արժեքականության գոտուց հաղորդականության գոտի, գ․ ցանցի տատանումներով պայմանավորված կլանում, դ․ խառնուրդային ատոմներով պայմանավորված կլանում։ Լույսի կլանման մեխանիզւհւերի տարբերությունն արտահայտվում է կլանման գործակցի հաճախային կախման միջոցով։

Կիսահաղորդիչներում հնարավոր է տարբեր տեսակի քվազիմասնիկների առաջացում։ Այսպես, լույսի ազդեցությամբ հաղորդականության գոտի անցած էլեկտրոնը կարող է կապվել արժեքականության գոտում աոաջացած խոռոչի հետ․ այսպիսի էլեկտրոն–խոռոչ զույգը հայտնի է որպես Վանյեի և Մոտտի էքսիտոն, որի կյանքի տևողությունը հատկապես մեծ է ոչ ուղիղ գոտիներով կիսահաղորդիչներում։ Այս հանգամանքը հնարավորություն է տալիս ցածր ջերմաստիճաններում ստանալ մեծ խտությամբ էքսիտոններ (էքսիտոնային մեկուսիչ)։ Բավականաչափ մեծ խտությունների դեպքում էքսիտոնները կորցնում են իրենց անհատականությունը, և էքսիտոնային համակարգն անցնում է նոր՝ էլեկտրոն–խոռոչային հեղուկ վիճակի, որն օժտված է մետաղական հատկություններով։

Պ․ մ–ի հատկությունները կարելի է փոփոխել՝ փոխելով նմուշի ձևը և չափերը։ Երբ այդ չափերը դաոնում են քվազիմասնիկի որևէ բնութագրական երկարության (ազատ վազքի երկարության, Դեբայի շառավղի են) կարգի, ապա դիտվում է Պ․ մ–ի հատկությունների կախում նմուշի չափերից, որը հայտնի է չափային էֆեկտ անունով։ Իսկ երբ նմուշի չափերը համեմատելի են դառնում քվազիմասնիկին համապատասխանող դը բրոյլյան ալիքի երկարությանը, դիտվում է այսպես կոչված քվանտային չափային էֆեկտ։ Վերջինիս իրականացման առավել նպաստավոր պայմաններ ստեղծվում են կիսամետաղական և կիսահաղորդչային թաղանթներում ու լարերում (նկ․ 3)։