к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Баллистические фононы

Баллистические фононы - неравновесные акустич. фононы ,распространяющиеся в кристалле без рассеяния. Баллистич. распространение нарушается рассеянием на статич. дефектах кристаллич. решётки и свободных носителях заряда, а также фонон-фононным рассеянием. Сечения этих процессов растут с ростом частоты w фонона, поэтому баллистич. распространение имеет место только для фононов достаточно низких частот в совершенных кристаллах диэлектриков и полупроводников при достаточно низкой температуре T образца. При типичных расстояниях между излучателем и приёмником R=0,1-1 см Б.ф. с Гц можно наблюдать при К.

Обычный источник баллистических фононов - металлич. плёнка (толщиной и площадью 0,1 мм²), напыленная на одну из граней образца и нагреваемая до температуры импульсом тока или лазерного излучения (длительностью 0,1 мкс). Плёнка инжектирует в кристалл фононы с широким спектром частот, соответствующим Планка закону излучения с температурой ; угловое распределение инжектир. фононов близко к изотропному. Простейшим детектором фононов служит болометр - плёнка примерно таких же размеров, как излучатель, напыленная на др. грань образца; отклик болометра обусловлен изменением его сопротивления при нагреве за счёт поглощения фононов.

Измеряя времена прихода, можно получить информацию о законе дисперсии фононов в диапазоне 10¹¹- 10¹² Гц, к-рый недоступен для УЗ-методов (ограниченных частотами [10 ГГц) и в к-ром нейтронные измерения (см. Неупругое рассеяние нейтронов)имеют малую точность из-за малой передачи импульса при рассеянии. Высота баллистич. пика пропорц. , где l - длина свободного пробега фонона. По высоте пика можно судить об интенсивности рассеяния фононов каждой поляризации при фиксированном направлении q (т. к. l усреднена только по ). С помощью сверхпроводящего детектора, регистрирующего только фононы, поглощение к-рых. приводит к разрыву куперовских пар (т. е. с ), где - энергетич. щель сверхпроводника), можно измерить только при , т. е. разделить фононы по частоте.

Анизотропия существенно усложняет картину баллистич. распространения. Из рис. видно, что даже в наиб. симметрич. направлении [001] распространяются не только фононы с [001], но и медленные ST фононы [от англ. slow, для к-рых q лежит в плоскости (011)]. Такие же ST фононы есть в плоскости (001)

Сечение многолистной поверхности плоскостью (011) в кубическом кристалле. Видна изолированная поверхность, соответствующая L фононам, и 2 взаимно пересекающиеся поверхности, отвечающие T фононам. На них раздельно помечены листы, соответствующие фононам малой (ST) и большой (FT)фазовым скоростям

. С учётом симметрии, т. о., оказывается, что [001] в 10 точках q: в 1 точке на листе L, в 1 точке касания листов FT (от англ. Fast - быстрый) и ST и в 8 точках на листе ST. Среди этих групповых скоростей 4 разные, так что если [001], то детектор должен зафиксировать 4 импульса - 1 продольный и 3 близких по времени прихода поперечных. Если быстрые FT фононы, инжектированные точечным излучателем, распределены по направлениям q изотропно, то их скорости группируются около направлений [001] и [011], а около направлений [111] есть области телесных углов, внутрь к-рых групповые скорости вообще не попадают. Это значит, что поток энергии FT фононов будет концентрирован вдоль [001] и [011] (фононная фокусировка) и будет равен О в конусах с осями [111] (внутр. коническая рефракция).

Литература по баллистическим фононам

Физика фононов больших энергий, пер. с англ., M., 1976;
Bron W. E., Spectroscopy of high-frequency phonons, "Repts Prog. Phys.", 1980, v. 43, p. 301;
Narayanamurti V., Phonon optics and phonon propadation in semiconductor, "Science", 1981, v. 213, p. 717.

И. Б. Левинсон

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира