Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
с большой константой эл.-механич. связи акустоэдс при I ~ 4 Вт/сма может достигать неск. единиц В/см. Если к П. приложено пост, электрич. ноле E, в и-ром скорость дрейфа электронов Удр = [ЛІ? > vt, то происходит усиление УЗ-волны. Коэф. усиления пропорционален K2 и зависит от соотношения частоты УЗ, т. н. максвелловской частоты <вс — а/# и диффузионной частоты Шд = V2ID, где D — коэф. диффузия. В области частот <о/2я = 100—500 МГц коэф. усиления может достигать 100 дБ/см.
Высокоомные П. применяются в качестве пьезоэлектрических преобразователей для генерации и приёма УЗ, в ультразвуковой дефектоскопии, в акустических линиях задержки, акустооптич. устройствах (Cm. Акустооптика). Использование акустоэлектронного взаимодействия в П. позволяет создавать усилителя УЗ-волн, фазовращатели н преобразователи частоты, устройства аналоговой обработки радиосигналов (ф-ции свёртки, корреляции и др.).
Лит.: Гуревич В. JI., Теория акустических свойств пьезоэлектрических полупроводников, «ФТП», 196S, т. 2, в. 11, 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. JI., Акустоэлектроника полупроводников и металлов, М., 1978* В. В. Леманов.
ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ — электроакустич. преобразователи, действие к-рых основано на свойствах обеднённого носителями заряда тонкого слоя пьезополупроводника. Обычно П. п. являются вибраторами, работающими на резонансной частоте (в диапазоне частот от 10 МГц До 75 ГГц). Используются пьезополупроводннкн Cds, ZnO1 CdSe, GaAs, AIN, GaP, ZnS и Se. Кристалл пьезополупроводника, в к-ром формируют обеднённый слон, служит звукопроводом. Благодаря тому, что изменение электросопротивления необеднёиного полупроводника не вызывает заметного изменения его анустич. параметров, создаётся возможность получения интегральной структуры, объединяющей тонкий высокоомный обеднённый слой пьезополупроводника н ниакоомный звуко-провод. Электрич. ВЧ-напряжеине, приложенное к такой структуре, почти полностью падает иа высокоомном слое, а сам слой работает иак пьезопластинка (см. Пьезоэлектрические преобразователи). Обеднённый слон может быть создай разл. способами (диффузией примеси, нанесением плёнки, образованием запорного слоя).
П. п. характеризуются большой шириной частотной полосы пропускання, превышающей в отд. случаях 100% от резонансной частоты. Эффективность работы П. п. определяется в осн. электрич. потерями, связанными с наличием электрич. проводимости пьезополупроводников, и потерями, обусловленными отражением волновых полей от П. п. Используются П. п. и в пассивных н активных У 3-линиях задержки, в пьезоэлектрич. усилителях, фильтрах, а также при исследованиях распространения гиперзвука в веществе, в частности в исследовании электрон-фононного взаимодействия.
187
ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
ПЬЕЗОСПЕКТРОСКОПИЯ
Лит.: Физическая акустика, под ред. У. Мэаона, пер. с англ., т. 1, ч. Б, М., 1967; Пьезополупроводниковые преобразователи в их применение, М., 1073. Е. К. Грищенко,
ПЬЕЗОСПЕКТРОСКОП ЙЯ — прецизионный метод исследования зависимости свойств твёрдых тел от виеш. давления методами оптич. спектроскопии. Особенно эффективна П. для изучения электронных свойств полупроводников, зависящих от их зоиной структуры, в частности от ширины запрещённой зоны Sg. Т. к. Sg зависит от межатомного расстояния (межатомной связи), то с увеличением давления р можно было бы ожидать роста Sg. Оказалось, что в прямоаонних полупроводниках Sg действительно обычно растёт (исключение — Te и халькогениды Pb). В кристаллах с неск. минимумами ф-ции S{p) в зоне проводимости (S — энергия электрона, р — его импульс) для одних минимумов-^ растёт, для других — убывает. Напр., при увеличении давления Sg в Ge увеличивается с градиентом 7,5-IO-3 эВ/кбар (в InSb и GaAs — 12*10 эВ/кбар), ио при р 50 кбар .Х-минимум зоны проводимости становится ниже /,-минимума, что означает уменьшение Sg с ростом давления (рнс.). Т. о.,
Изменение ширины запрещённой зоны Sp в зависимости от давления для Si и Ge.
По спектральной зависн-
188
отрнцат. значение ДSg означает, что величину Sg начинает определять др. минимум, чем при нормальном давлении.
Теория, описывающая влияние давления на электронный спектр, построена для ковалентных и иониых кристаллов. Отражение и поглощение света в полупроводнике (а также фотопроводимость) определяются зависимостью диэлектрич. проницаемости от частоты (о (см. Диэлектрики). Действительная г' и мнимая б" части ф-ции е(ю) связаны с коэф. поглощения а и преломления п света соотношениями
—е'-He'2 + в"2 )*/*]/2, rc^le'-He'2 + е"2 )7»]/2 (ц — магн. проницаемость). Зависимость е(<в) определяется электронами и ионами кристалла. Электронная часть диэлектрич. проницаемости еэ(ш) = e^tw) + -f- ie”(w). В случае, когда энергия светового кванта йю превышает ширину запрещённой зоны Sg полупроводника, (со), определяемое Крамерса—Кронига соотношением¦, меняется с давлением незначительно, а изменения е” даются ф-лой
