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

Пьезополупроводники

Пьезополупроводники - пьезоэлектрические материалы, обладающие полупроводниковыми свойствами. К пьезополупроводникам относятся полупроводники, деформирование к-рых сопровождается возникновением электрич. поля (электрич. поляризации), пропорционального величине деформации (прямой пьезоэлектрич. эффект). Под действием электрич. поля в пьезополупроводнике возникают внутр. механич. напряжения, пропорциональные электрич. полю E (обратный пьезоэлектрич. эффект) (см. Пьезо-электрики).

Пьезополупроводники являются представители разл. групп полупроводниковых материалов. К ним относятся элементарные полупроводники (Те, Se), соединения группы A^IIIB^V (GaAs, GaP, InSb и др.), группы A^II B^VI (GdS, ZnO, ZnS и др.). Пьезоэлектрич. свойствами обладают SiC, соединения группы A^IVB^VI(GeTe, SnTe и др.), к-рые одноврем. характеризуются и сегнетоэлектрич. свойствами (см. Сегнетополупроводники). К пьезополупроводникам могут быть отнесены также высокоомные пьезоэлектрич. материалы с примесной проводимостью, напр. группа германосилленита (Вi₁₂GеО₂₀). Кристаллы этой группы обладают собств. фотопроводимостью ,могут быть легированы разл. примесями; их примесная проводимость s ~ 10^-8 - 10^-7 Ом^-1·см^-1.

В табл. для некоторых пьезополупроводников приведены пьезоэлектрич. коэф. (пьезомодули) ширина запрещённой зоны и диэлектрич. проницаемость e. Важной характеристикой пьезополупроводника является коэф. эл--механич. связи К. Величина K² показывает, какая доля энергии упругой деформации (злектрич. энергии) может превратиться в электрич. энергию (энергию упругой деформации) за счёт пьезоэлектрич. взаимодействия. Коэф. эл--механич. связи зависят от направления электрич. поля, от возбуждаемой упругой моды и сильно меняются от кристалла к кристаллу.

Распространение акустич. волн в пьезополупроводниках сопровождается возникновением электрич. полей, с к-рыми могут взаимодействовать свободные носители заряда. Это имеет место как для тепловых фононов, так и для когерентных УЗ-волн, вводимых в кристалл извне. В последнем случае наблюдаются эффекты, обусловленные акустоэлектронным взаимодействием. К наиб. важным из них относятся акустоэлектрический эффект и усиление УЗ-волн дрейфом свободных носителей заряда. Акустоэлектрич. эффект представляет собой возникновение пост. электрич. тока или эдс в пьезополупроводниках при распространении в нём бегущей УЗ-волны. Этот эффект связан с пространств. группировкой свободных электронов (дырок) в электрич. полях УЗ-волны, с увлечением их волной и с передачей импульса от волны к электронам (см. Увлечение электронов фононами). Плотность акустоэлектрич. тока где - коэф. электронного поглощения, m - подвижность электронов, I - интенсивность УЗ-волны; u_s - скорость звука. В разомкнутой цепи возникает акустоэдс U=j/s (s - электропроводность пьезополупроводника). В пьезополупроводниках с большой константой эл--механич. связи акустоэдс при I ~ 1 Вт/см² может достигать неск. единиц В/см. Если к пьезополупроводнику приложено пост. электрич. поле Е, в к-ром скорость дрейфа электронов то происходит усиление УЗ-волны. Коэф. усиления пропорционален K² и зависит от соотношения частоты УЗ, т. н. максвелловской частотыи диффузионной частоты, где D - коэф. диффузии. В области частот w/2p = 100-500 МГц коэф. усиления может достигать 100 дБ/см.

Высокоомные пьезополупроводники применяются в качестве пьезоэлектрических преобразователей для генерации и приёма УЗ, в ультразвуковой дефектоскопии, в акустических линиях задержки, акустооптич. устройствах (см. Акустооптика). Использование акустоэлектронного взаимодействия в пьезополупроводниках позволяет создавать усилители УЗ-волн, фазовращатели и преобразователи частоты, устройства аналоговой обработки радиосигналов (функции свёртки, корреляции и др.).

Литература по пьезополупроводникам

Гуревич В. Л., Теория акустических свойств пьезоэлектрических полупроводников, "ФТП", 1968, т. 2, в. И, с. 1557;
Пустовойт В. И., Взаимодействие электронных потоков с упругими волнами решетки, "УФН", 1969, т. 97, в. 2, с. 257;
Такер Дж., Рэмптон В., Гиперзвук в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1975;
Гальперин Ю. М., Гуревич В. Л., Акустоэлектроника полупроводников и металлов, М., 1978.

В. В. Леманов

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

Знаете ли Вы, что "гравитационное линзирование" якобы наблюдаемое вблизи далеких галактик (но не в масштабе звезд, где оно должно быть по формулам ОТО!), на самом деле является термическим линзированием, связанным с изменениями плотности эфира от нагрева мириадами звезд. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира