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
Афганистан, Англия и Россия в конце XIX в.: проблемы политических и культурных контактов по «Сирадж ат-таварих»

Книга представляет собой исследование англо-афганских и русско-афганских отношений в конце XIX в. по афганскому источнику «Сирадж ат-таварих» – труду официального историографа Файз Мухаммада Катиба, написанному по распоряжению Хабибуллахана, эмира Афганистана в 1901–1919 гг. К исследованию привлекаются другие многочисленные исторические источники на русском, английском, французском и персидском языках. Книга адресована исследователям, научным и практическим работникам, занимающимся проблемами политических и культурных связей Афганистана с Англией и Россией в Новое время.


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.


Дневник Гуантанамо

Тюрьма в Гуантанамо — самое охраняемое место на Земле. Это лагерь для лиц, обвиняемых властями США в различных тяжких преступлениях, в частности в терроризме, ведении войны на стороне противника. Тюрьма в Гуантанамо отличается от обычной тюрьмы особыми условиями содержания. Все заключенные находятся в одиночных камерах, а самих заключенных — не более 50 человек. Тюрьму охраняют 2000 военных. В прошлом тюрьма в Гуантанамо была настоящей лабораторией пыток; в ней применялись пытки музыкой, холодом, водой и лишением сна.


Хронограф 09 1988

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Операция „Тевтонский меч“

Брошюра написана известными кинорежиссерами, лауреатами Национальной премии ГДР супругами Торндайк и берлинским публицистом Карлом Раддацом на основе подлинных архивных материалов, по которым был поставлен прошедший с большим успехом во всем мире документальный фильм «Операция «Тевтонский меч».В брошюре, выпущенной издательством Министерства национальной обороны Германской Демократической Республики в 1959 году, разоблачается грязная карьера агента гитлеровской военной разведки, провокатора Ганса Шпейделя, впоследствии генерал-лейтенанта немецко-фашистской армии, ныне являющегося одним из руководителей западногерманского бундесвера и командующим сухопутными силами НАТО в центральной зоне Европы.Книга рассчитана на широкий круг читателей.


Гранд-отель «Бездна». Биография Франкфуртской школы

Книга Стюарта Джеффриса (р. 1962) представляет собой попытку написать панорамную историю Франкфуртской школы.Институт социальных исследований во Франкфурте, основанный между двумя мировыми войнами, во многом определил не только содержание современных социальных и гуманитарных наук, но и облик нынешних западных университетов, социальных движений и политических дискурсов. Такие понятия как «отчуждение», «одномерное общество» и «критическая теория» наряду с фамилиями Беньямина, Адорно и Маркузе уже давно являются достоянием не только истории идей, но и популярной культуры.