Юный техник 1979-02, страница 21
орбиты электронов, принадлежащих двум соседним атомам, перекрывают друг друга и электроны свободно переходят с орбиты одного атома на орбиту другого. Это мирный обмен, не приводящий к изменению энергетического состояния кристалла, ибо электроны не покидают орбиты своих атомов. Они лишь описывают вокруг них своеобразные восьмерки. И как бы ни резвились электроны между каждой парой соседних атомов, всегда есть две связи по два электрона в каждой. Энергетика кристалла тотчас изменится, если какой-нибудь электрон сорвется с привычной орбиты и перенесется в другую ячейку кристаллической решетки. Там уже все связи заполнены! Пришелец становится лишним, превращается в скитальца без роду и племени, кочует из одной ячейки в другую. Возмутитель спокойствия, покинув законное место, несет с собой отрицательный заряд и провоцирует беспорядок в среде других электронов. Разорванная им связь стала блуждающей по кристаллу «дыркой», поскольку она заполняется электроном из соседней связи, оставляющим, в свою очередь, «дырку» ' в связи, из которой только что ушел сам. Чем сильнее возбужден кристалл, тем больше в нем блуждающих электронов. Если по такому кристаллу пропустить электрический ток, в нем возникнет так называемая свободная зона. Здесь блуждающие электроны будут двигаться уже направленно, широким фронтом, не пропуская ни одной «дырки». Тут-то и начинается интенсивное свечение. Встречается на пути «дырка», и электрон, как бильярдный шар в лузу, проваливается в нее. Поскольку он проваливается с более высокого Энергетического уровня (поверхность бильярдного стола) на менее высокий (корзина под лу зой), он отдает избыток энергии в окружающее пространство в виде кванта света в невидимом или видимом диапазоне спектра. Чтобы излучение стало крвсным или желтым, нужно, чтобы энергия кванта света соответствовала вполне определенной длине волны (например, для красного — 0 7 микрона, для желтого — около 0,6 микрона), а длина волны зависит от ширины так называемой запрещенной зоны — энергетического зазора межд" более высоким и менее высоким энергетическими уровнями. Вот под одной из «бильярдных луз» порвалась «корзина», и попавший туда шар упал «на пел» — упал на более низкий энергетический уровень, чем дно корзины, и в этом случа» удар о препятствие получился гораздо сильнее. Так и с электроном. Проваливаясь в «дыру», пролетая расстояние между двумя энергетическими уровнями, электрон испускает квант энергии, и чем шире запрещенная зона, тем больше отдает он энергии, тем короче волна и тем ближе к левой, фиолетовой, части спектра будет свет, излучаемый кристаллом. Физики научились выращивать кристаллы с заранее заданными энергетическими свойствами. Вводят в кристаллическую решетку какой-либо элемент с меньшей энергией связи, чем у основного кристалла. Эта примесь образует в запрещенной зоне как бы промежуточную площадку, на которой и перехватывается падающий в «дырку» электрон. Не долетев до места, электрон испускает квант света с большей длиной волны, и излучение смещается в правую часть спектра. Используя разные примеси, можно заставить светиться кристалл всеми цветами радуги... Вот такой атомной мозаикой и занимаются в лаборатории. — Созданный у нас кристалл открывает новые возможности не только в разработке электронно- 2* 19 |
