И для 2011 кристаллы кристаллы магазины

Этот персонаж был заблокирован по причине:: Многократное нарушения правил форума! Не уважительное отношение к членам команды форума! Не выполнение взятых на себя обязанностей перед магазинами по написанию трип-репортов!

В наступившем году не только журнал «Природа» отмечает свой юбилей — 100 лет исполняется и открытию дифракции рентгеновских лучей на кристалле (подробнее об этом см. статью В.С.Урусова в этом номере). Исторический опыт Макса фон Лауэ 1912 года (Нобелевская премия по физике 1914 г.) экспериментально подтвердил, что атомы в кристалле расположены регулярным образом, и поэтому стал основой рентгеноструктурного анализа. Вся физика твердого тела, в частности зонная теория, первоначально строилась для периодических атомных структур. Можно сказать, что прошлый век был веком кристаллов, представления о которых не стояли на месте (о чем свидетельствует последняя Нобелевская премия по химии, присужденная Д.Шехтману за открытие квазикристаллов — об этой работе можно прочесть в статье А.С.Аронина в конце номера). Расширилось и само понятие «кристалл»: этим термином стали обозначать упорядоченные системы со структурообразующими элементами различных природы и масштаба. Появились новые рукотворные материалы — так называемые фотонные, фононные и прочие «онные» кристаллы, среды с новыми необычными свойствами, аналогов которых зачастую в природе нет. Им и посвящена настоящая статья.

Сергей Аполлонович Никитов, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, заместитель директора Института радиотехники и электроники им.ВА.Котельникова РАН, почетный доктор Тулузского университета (Франция). Лауреат премии Правительства РФ в области образования (2009). Область научных интересов — электродинамика сплошных сред, физика магнит-^ ных явлений, физика метаматериалов.

Если привычная сейчас микроэлектроника рождалась на монокристаллах германия и кремния, то развитие современной оптоэлек-троники и фотоники уже непредставимо без таких искусственно создаваемых объектов, как фотонные кристаллы. Исходя только из названия, можно догадаться: фотонные кристаллы — некие среды, служащие «кристаллами» для фотонов, т.е. квантов света (или электромагнитных волн), в аналогичном смысле, что природные — для электронов. Обычные кристаллы — вещества, структура которых четко задана природой и управляется симметрией кристаллической решетки (кристаллы бывают кубические, гексагональные, три-гональные и др. — в зависимости от типа решетки). Вспомним некоторые их черты, относящиеся к одному из фундаментальных свойств, важнейшему для электроники, — проводимости.

В кристаллах электроны находятся в периодическом электрическом поле атомных остовов. Отличительная особенность кристаллов — наличие разрешенных и запрещенных областей (зон) для энергии перемещающихся в них электронов*.

Иначе говоря, плотность состояний электронов равна нулю в запрещенной зоне и отлична от нуля в разрешенных зонах. Существование таких качественно различающихся энергетических интервалов имеет квантово-механическую природу и ответственно за различное поведение твердого тела по отношению к пропусканию электрического тока: как известно, кристаллы могут быть проводниками, диэлектриками, полупроводниками, сверхпроводниками, наконец.

* Как выяснилось позднее, зонная структура присуща и неупорядоченным твердым веществам — стеклам, аморфным пленкам, но это тема для другого разговора. Для нас принципиально, что настоящих запрещенных зон в таких материалах все же нет.

В металлах заполненная электронами валентная зона смыкается с пустой зоной проводимости, и электроны могут свободно перемещаться, увеличивая свою энергию под действием электрического поля и перенося по кристаллу электрический заряд. Полупроводники, играющие первую скрипку в современной электронике, характеризуются наличием относительно небольшой (по сравнению с диэлектриками) запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости (до 2 — 3 эВ). Электроны могут преодолеть ее благодаря термическому или иного рода возбуждению, что позволяет управлять проводимостью таких тел в широких пределах. В примесных полупроводниках, содержащих атомы примеси того или иного вида, в запрещенной зоне формируются разрешенные (или примесные) состояния для электронов, которые, случается, образуют даже целые примесные подзоны. Такие примеси могут захватывать электроны или дырки и существенно изменять проводящие свойства материала. По сути дела, примесные состояния обусловлены наличием дефектов в идеальной кристаллической решетке (внедрением в нее атомов другого сорта или, наоборот, отсутствием каких-то атомов; в этом смысле к дефектам можно отнести и поверхность, где решетка обрывается).

Этот персонаж был заблокирован по причине:: Многократное нарушения правил форума! Не уважительное отношение к членам команды форума! Не выполнение взятых на себя обязанностей перед магазинами по написанию трип-репортов!

Tags: и, для, 2011, кристаллы, кристаллы, магазины,