Техника - молодёжи 1975-02, страница 13

го-нибудь атома кристаллической решетки. 11роводя исследования с этими короткоживущими свободными электронами, можно быть твердо уверенным, что имеешь делю только с «горячими» электронами. Остается лиш» выбрать среди длинного перечня современных юлу-проводникочых материалов такой, в котором скоротечность жизни электрона в свободном состоянии надежно гарантирует его неравновесность. Все имею-циес; сведения указывали на антимонид индия с при^ месь.о германия. Уже при температуре жидкого азота среднее время жизни электрона, освобожденного сьетозым воздействием, не превышает в этом полупроводнике миллиардной доли секунды. С дальнейшим понижением температуры оно еще больше сокращается Где-го в районе «гелиеьых» температур

позволили лучше понять сложный механизм протекания электрического тока в полупроводниках при наличии магни-ного поля. При температуре— 266" С в скрещенных взаимно перпендикулярных магнитном и электрическом полях наблюдалась отрицгтельная проводимость, предсказанная до этого теоретически. Словно потеряв ориентировку в сильном магнитном поле, «горячие» элек,роны дрижу.ся против действия сил электрического поля — от положительного электрода к отрицательному. До сих пор этот интересный эффект не был никем обнаружен. «Прородимост¹- наоборот» обязана своим появлением именно «горячим» электронам. Стоит только повысить температуру полупроводника и продлить тем самым жизнь свободных электронов настолько, что они успевают «остыть»

На рисунках слева направр:

0 Нередко отдельны»- атом изиира-ж; ют nor вдов.—-ельнгстью чер-очек, расположенных на определенных ,_аг ■ тояниях дру.^- от дру.'а и символизирующих 34 irot44.il иис состояния е.'о -Tie-тронов Это удобное, наглядное представление mow.ю использовать н для .рис'.~ллическогс вещества. Когда . гомы сближаются, эне-гегнчгск ie ypoi ни их электронов расцепляются. Таково взаимно" вя.ня[1ие э гктриче-ских полей атомов. Чем ближе сходятся этомы, тем сильнее эте расщепление. Р конце концов вме то изолированных энергетических уровней получаются :. пошные энер. ети ческие ..олосы. Если уровень до рас-ще1 леиия был заполнен эгект) с _пами, соответствующая ему полос! тоже нацело заГи-.j ими. Это ак называемая ^валентная Незаполненные уровни образуют свободную от алейронов «5 эну проводим эсти» М гжду эт|.ми двумя зонами з полупроводг' -

должно свершиться желаемое — электрон, родившись нерагновес-ным, таким и останется до самого конца.

От замысла до его воплощения в экспериментальной физике долгий, нелегкий путь. Не так-то просто провести тонкий и сложный эксперимент при температуре близ абсолютного нуля. Тесное соседство «полюса холода», сильнейшие магнитные поля, высокая монохроматичность световых лучей — таковы жесткие условия опыта, который предстояло провести молодым исследователям Но к их услугам был мощный арсенал современной физической лаборатории. Своими руками сконструировали они уникальную экспериментальную установку Совершенная криогенная техника, которая позволяла про-о^ить изме-ре ния при температуре, всего на 1,5^е С отстоящей от абсолютного нуля, сочеталась со сверхпроводящими магнитами, обеспечивавшими стабильное и однородное магнитное поле высокой напряженности.

Полученные результаты не обл.а-нули ожиданий исследователей. Они

до равноьесных как все наваждг>-ние исчезав! Электроны превращаются в обычных, заурядных участников электрического тока, неукоснительно придерживающихся основ ного правила движения — от отрицательного электрода к положительному.

На основе обнаруженных эффектов предложены новые типы полупроводниковых приборов. Предсказана даже возможность создания новой разновидности квантовых генераторов и усилителей света. Разработанный исследователями меюд уже взят на вооружение другими учеными С его помощью можно определить основные «паспортные .данные» не изученных еще полупроводниковых веществ. Например, удалось измерить некоторые пара метры тройного погу проводникового соединения кадмия с ртутью и теллуром.

Не только электрону можно доверить ответственною миссию «изыскателя» в .лубинах вещества. Не менее успешно справляет-

ке — полоса запрещенных кля э1.ек-чронов значений энергии. Для переходе из заполненной зокы в :вобод-нуи электрон должен перепряг ij ь че ^ез эту полосу, то ест изменить спою энергию скачком. Зато такой электрон станови-ся свободным и может учас—овать в обр.-~ованги электри легкого тока i пс лупоовод нчке.

Равноьесные свободные электроны распределяются в «: оне ^-ip< идимо-

ги» п< всем значениям энгпгии. Неравновесные группируются ' 1шн при ■ екоторых ее : "ачечиях.

в Недостаток в ионном к| ист лле положит, льного >на (катис..а) называется ка^ионной в=>канси~'й, недостаток отрицательного иона (аннона) -анионной жансией. Позитрон может заместить отсутствующий положительный ион, образуя v-цснтр. Элэктро н же замещает „-гутструкч. |И" о. (нательный чон, обртзуя F-ц" iTp. Ьстре-тив такой з ект, он. застрятший в анионной вакансии, позитрон образует с ним нечто вроде: ³ .'ом ¹ во-норида, позитрон¹ >воподоЬный

г тол:.

ф Три последующих pHcytmj шутливой форме изображают анниги-л щик> элег она и позитрона в трех ртз нчных < стояниях: в свободном состоянии, в А-центре и в виде "тома позитрония.

11