Реферат Курсовая Конспект
Экранирование электрического поля в полупроводниках. Дебаевская длина экранирования. Эффект поля - раздел Электротехника, 5...
|
5. Экранирование электрического поля в полупроводниках. Дебаевская длина экранирования. Эффект поля.
Система с зарядами экранирует внешнее поле если носители заряда связаны с атомами., то уравнение Пуассона описывает экранирование электрического поля :
- уравнение Пуассона, описывает экранирование эл. поля в среде.
Экранирование- перераспределение носителей заряда во внешнем поле. При этом из общих термодинамических соотношений следует, что поле в среде ослабляется.
В неоднородных средах возникают состояния
А состояния запрещ. термодин.
Существующие носители заряда связаны с атомными остовами и свободн.
Перераспределятся будут во внешнем поле и те и другие.
Перераспределение атомных остовов
Перераспределение подвижных зарядов происходит под влиянием потенц.
Из уравнения Пуассона можно найти новое распределение
Поле создают объемные и поверхностные заряды. Рассмотрим одномерную модель.
Qs-поверхностных заряд
Запишем ур. Пуассона в п/п:
n-тип, вся примесь ионизирована
в отсутствие внеш. поля
, где n0- конц. в отсутств. эл. поля.
В присутствии эл. поля ,
Рассмотрим систему, когда потенц. эл. поля мал эксп. раскл в ряд , , , ,
Распределение электрического потенциала и квазиуровней Ферми в
Классическая и квантовая теплоемкость решетки. Дебаевская температура.
В тв. телах существует два типа объектов, которые влияют на термодинамические свойства: носители зарядов и решетка.
В диэлектриках все термодинамическое св-ва определяется фононами (т.к. там нет своб. носителей заряда)
Расчет теплоемкости решетки:
; ; Фактически
; где - вклад в энергию нулевых колебаний(он не дает вклада в теплоемкость, будем им пренебрегать)
Согласно классическим теории на каждую степень свободы приходится
;
Рассмотрим область низких температур
Если оптические моды вклада давать не будут, т.к. exp будет велика в формуле для <E> тогда можно представить
Если считать температуру низкой, то
; - при низких T вклад в теплоемкость фотонного газа
СV фотонного газа аналогично изучению абсолютно тв. тела (з. Стефана-Больцмана для абсолютно черного тела)
При этом форм. для излучения черного тела на языке фононов всегда соответствует пределу крайне низких Т, т.к. выполняется для всех фотонов.
В классической теории существует проблема «ультрафиолетовой » катастрофы, связанной с увеличением числа частиц. Квантовая механика решила эту проблему за что знаменателя
Глубокие примеси в полупроводниках, методы их описания. Физические свойства глубоких примесных центров.
- центр, создающий уровень энергии ионизации для электрона, E~Eg.
Критерии необходимости учета взаимодействия примеси.
ro~N-1/3,
N – концентрация примеси, ro-среднее расстояние между примесными атомами
Существует 2 критерия
Классическое взаимодействие |Квантоввое взаимодействие
ro<LD => , | ro<aБ* -Расстояние меж|ду- хаотическая |примесями становится меньше
добавка,LD-масштаб изменения электричес- | эффективного Боровского ра-
кого поля в полупроводнике |диуса. Появляется возможность
| туннелирования.
И в тот и в другой механизмы приводят к образованию вырожденного уровня:
Примесные уровни расщепляются в примесную зону при сближении.
Когда примеси становится достаточно много, периодичность кристалла нарушается, и уже нельзя описать квантовые состояния на языке квазиимпульса . Но при этом по-прежнему можно описать на языке плотности состояния:
- число состояний в единице объема в интервале энергии(E, E+dE).
Глубокие примесные центры.
Из условия E~Eg можно определить радиус связи состояния
E~Eg~=>
Масштабы локализации: реализуется на масштабе элементарной ячейки. Свойства примесных центров чувствительны к дефектам.
Физическая природа молекулярного поля Вейсса.
Оценим величину внутримолекулярного поля.
; ~ К, то - такое поле вряд ли создано самими магнитными моментами.
Домены
Согласно формуле для диэлектрической проницаемости в зоне Кюри-Вейсса, диэлектрическая проницаемость велика () при , и резко уменьшается при удалении от . Между тем эксперимент показывает, что сегнетоэлектрики обладают очень большой диэлектрической проницаемостью, что и определяет возможность их использования в различных приборах. ПРИЧИНА: большая диэлектрическая проницаемость связана с наличием доменов. Домен – область кристаллического сегнетоэлектрика, в которой дипольные моменты, формирующие поляризацию, направлены одинаково. Физическая причина возникновения доменов в стремлении системы уменьшить электростатическую энергию статического поля, плотность которого . Источником электрического поля в сегнетоэлектриках служат поверхностные заряды плотностью . Выгодно системе разбиться на домены. Большая диэлектрическая проницаемость связана с положением доменов (ориентацией). Из-за трудности переориентации доменов возникает гестерезис. Когда домены переориентированы вернуть их обратно тоже сложно. Чтобы обратить поляризацию в ноль необходимо приложить поле, которое называется коэрцетивная сила.(Ec)
Последнее время поляритоны активно изучаются в п/п гетероструктурах, в которых эффект размерного квантования. Можно создавать системы в которых частоты электронных переходов лежат в ИК-области. Совокупность методов, обеспечивающих управление электронным спектром, называется инженерия зонной структуры.
Используя особенности поляритонного взаимодействия, удалось остановить свет в веществе.
Помимо поляритонного взаимодействия используется резонансное взаимодействие э/м поля с двухуровневой электронной системой – асцилляция Рабби.
, в момент (ψ на низком уровне).
Пусть - матричный элемент перехода э/м поля между уровнями 1 и 2. .
Энергия взаимодействия поля с системой .
- частота Раби.
ß вероятность обнаружить частицу на одном из уровней.
Λ – система 3 элементарных уровня.
поляритон распространяется по системе. Подсвечиваем управляющем полем с , вызывающим осцилляции Раби. Переходы 3-1 запрещены.
– Конец работы –
Используемые теги: Экранирование, электрического, поля, полупроводниках, Дебаевская, Длина, экранирования, Эффект, поля0.119
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Экранирование электрического поля в полупроводниках. Дебаевская длина экранирования. Эффект поля
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов