50 лет советской физики - [11]

Шрифт
Интервал

А. Ф. Иоффе первым сформулировал и экспериментально обосновал современные представления о механизме выпрямляющего действия полупроводников. Он показал, что запирающий слой образуется в результате контакта двух полупроводников с различными носителями тока — электронным и дырочным (по современной терминологии «p—n-переход»). При этом ток может свободно проходить только в том направлении, при котором электроны и дырки движутся навстречу друг другу по направлению к контакту, где они встречаются и рекомбинируют. В противоположном случае электроны и дырки расходятся друг от друга и проводимость контактного слоя резко падает, так как в нем остается крайне мало носителей тока. Эти работы открыли путь к созданию полупроводниковых выпрямителей (диодов).

Изучая полупроводниковые свойства ряда интерметаллических сплавов, принадлежащих так называемым «дальтонидам» (ZnSb, Mg>3Sb>2, Mg>2Sn и т. п.) — типичным циклическим соединениям с валентной связью, А. Ф. Иоффе создал метод получения полупроводников с изменяющимися в широких пределах свойствами.

Особенно большое внимание А. Ф. Иоффе уделял исследованиям термоэлектрических и фотоэлектрических свойств полупроводников. Используя эти свойства, можно создать новые методы прямого преобразования энергии тепла и света в электрическую энергию, более надежные и экономичные.

А. Ф. Иоффе разработал теорию термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников (использующих эффект Пельте), открыв для современной техники новую обширную область — полупроводниковую энергетику. Под его руководством были сконструированы десятки новых типов полупроводниковых приборов и энергетических устройств, получивших разнообразные практические применения.

ОТКРЫТИЕ ЭКСИТ

В 1931 г. член-корреспондент АН СССР Яков Ильич Френкель теоретически предсказал весьма интересное физическое явление. Решая задачу о возбуждении атомов в идеальном кристалле, он показал, что возбужденное состояние, возникшее у какого-либо атома такого кристалла, не может быть локализовано там, где находится этот атом, а непременно должно перемещаться по кристаллу в виде своеобразной волны возбуждения. Френкель назвал эту волну экситоном.

Все дело в том, что, как показывают расчеты, энергия кристалла не изменится, если в таком же возбужденном состоянии окажется не первоначальный атом, возбужденный квантом поглощенного света, а любой другой атом кристалла. Состояния, в которых один из атомов кристалла оказывается возбужденным, физически неразличимы. Поэтому энергия возбуждения будет переходить от атома к атому подобно тому, как, согласно квантовой теории металлов, переходит от атома к атому свободный электрон, оказавшийся в зоне проводимости какого-нибудь металла. Ведь в действительности этот электрон не отрывается от атома и атом не ионизуется — свобода электрона состоит в том, что он может переходить от атома к атому без затраты какой-либо энергии ввиду перекрытия электронных оболочек соседних атомов.

Таким же квантовым эффектом является и передача возбужденного состояния в кристалле от атома к атому, составляющая суть движения экситона. Энергия возбуждения будет путешествовать от атома к атому до тех пор, пока один из получивших ее атомов не перейдет в нормальное невозбужденное состояние, испустив полученный им квант. Важно отметить, что перемещение энергии по кристаллу происходит без участия каких-либо прямых носителей, например, электронов или фотонов. Его даже нельзя рассматривать как результат испускания кванта одним атомом и поглощения его другим атомом. Энергия передается здесь особым способом, она переходит от возбужденного атома к соседнему невозбужденному и далее подобно волне возбуждения. Этот особый механизм передачи энергии в кристалле был назван миграцией энергии. Благодаря миграции экситонов поглощение и испускание света происходит в различных атомах, разделенных друг от друга расстоянием, намного превосходящим период кристаллической решетки. Поэтому такое свечение должно быть присуще только телам с кристаллической структурой.

Почти 20 лет никто не вспоминал об экситонах. Сам Я. И. Френкель к этому времени уже умер. Но вот в 1951 г. советские физики В. П. Жузе и С. М. Рывкин показали, что передача энергии поглощенного света фотоэлектронам в кристаллах закиси меди Cu>2O происходит так, как если бы в ней участвовали экситоны. В следующем году академик АН УССР С. И. Пекар показал, что спектральный состав света, поглощаемого экситонами, должен быть подобен по своему характеру спектру атома водорода. Этот спектр и был обнаружен членом-корреспондентом АН СССР Е. Ф. Гроссом путем весьма тонких оптических исследований. Оказалось, что он маскируется полосой основного (так называемого фундаментального) поглощения света в кристалле, а интенсивность поглощения света экситонами весьма невелика. Потребовалось немало ухищрений (например, охлаждение кристалла до T=−200 °C), прежде чем удалось обнаружить спектральную серию поглощения света экситонами. Помимо Cu>2O Е. Ф. Гросс обнаружил линии экситонного поглощения света также и у кристаллов сернистого кадмия.


Рекомендуем почитать
Мемориал

«Мемориал» представляет собой актуальное, политически острое произведение, которое затрагивает как прошлое — Великую Отечественную войну, так и современность. Книга построена на большом фактологическом материале, воспоминаниях автора о злодеяниях фашистских палачей, несгибаемом мужестве советских людей, а также о движении сторонников мира, о борьбе антифашистов и коммунистов ФРГ против сил реакции и мракобесия. Рассчитана на массового читателя.


Переписка Стефана Цвейга с издательством «Время» 1925-1934

Переписка Стефана Цвейга с издательством «Время» продолжалась на протяжении почти девяти лет и насчитывает более сотни писем. Письма Цвейга равно как и все письма издательства к нему в своей совокупности, с учетом продолжительности переписки, представляют собой любопытный документ деловых отношений периода декларировавшегося идеологического, культурного и политического противостояния Советской России и «буржуазной» Европы.


И плач, и слёзы...

"Великий человек, яркая личность, Божий дар Беларуси" - так Михаила Николаевича Пташука называли еще при жизни наши современники и с любовью отмечали его уникальный вклад в развитие отечественного, российского и мирового кинематографа. Вклад, требующий пристального внимания и изучения. "И плач, и слёзы..." - автобиографическая повесть художника.


Подвиг «Алмаза»

Ушли в историю годы гражданской войны. Миновали овеянные романтикой труда первые пятилетки. В Великой Отечественной войне наша Родина выдержала еще одно величайшее испытание. Родились тысячи новых героев. Но в памяти старожилов Одессы поныне живы воспоминания об отважных матросах крейсера «Алмаз», которые вместе с другими моряками-черноморцами залпами корабельной артиллерии возвестили о приходе Октября в Одессу и стойко защищали власть Советов. О незабываемом революционном подвиге моряков и рассказывается в данном историческом повествовании.


Льеж и Тула

Впервые после 1903 г. переиздаётся труд военного историка С. А. Зыбина (9 октября 1864, Москва – 30 июня 1942, Казань). В книге нашли отражение как путевые впечатления от деловой поездки в промышленный центр Бельгии, так и горькие размышления о прошлом и будущем Тулы – го­рода, который мог бы походить на Льеж, если бы сам того пожелал… Как приложение приводится полный текст интерпретации образа тульского косого левши, отождествлённого Зыбиным с мастером А. Сурниным.


Бабьи яры Смоленщины. Появление, жизнь и катастрофа Смоленского еврейства.

Свидетельства очевидцев и долгожителей, данные архивов и музеев о появлении, жизни евреев, убийствах евреев на оккупированной в 1941–1943 годах Смоленщине и судьбах уцелевших.