Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
е» 1еР| -------------------M-(tm-sg) /*.
Здесь т — масса электрона, M1, M2, M3 — гл. компоненты тензора приведённой массы M = (тэ-1 +тд-1)-1, тэ, тл ¦— гл. компоненты тензора эффективной массы электрона и дырки, е — заряд электрона, P — вектор поляризации света, е — матричные элементы операторов импульса электронов (дырок). Множитель (Й<в—Sg)1отражает зависимость плотности состояний в зоне проводимости (валентной зоне) от энергии кванта. Матричные элементы е слабо зависят от давления (как н постоянная решётки). Незначительно меняются и эфф. массы носителей, т. е. M. Оси. влияние давления связано со сдвигом электронных уровней, определяющих плотность состояний. Давление позволяет не только сдвигать электронные уровни, HO и изменять электронный спектр.
Si Ge GaSb GaAs InSb InAs ZnS, ZnSe
?ds
CdSe
GaS
GaSe
InSe
Vi
эВ/бар
5.2
13
14,7
11
15,5
10
6
4,0 в -2 -5 — 3,5
мостн коэф. поглощения света Полупровод-Ot3(W) ~ е"((о) можно опреде-лить Sg в исходном и деформированном кристаллах; Sg изменяется с ростом давления примерно на ±10-5—
IO-6 эВ/кбар.
Вклад ионов в ф-цию є((о) слабо зависит от давления.
Изменения еи отражают в осн. изменения фононного спектра с давлением. В случае ковалентных кристаллов частоты оптич. продольных LO- и поперечных ГО-колебаний решётки растут с делением, а частоты акустич. LA- и TM-колебаний гадают (см. Колебания кристаллической решётки). Изменение межатомного расстояния под действием давлені* меняет конфигурацию электронной оболочки колеблющихся атомов, поэтому меняется и эфф. заряд ионов (знак изменения возможен любой).
Все вышеперечисленные эффекты проявляются прн однородном гидростатич. давлении. В то время кан оно не меняет симметрию решётки, одноосное напряжение понижает симметрию системы и поэтому приводят к расщеплению первоначально вырожденных уровней. Новый тип симметрии иристалла завиевт от направления, в к-ром приложено напряжение.
Одноосные напряжения изменяют симметрию зоны Бриллюэна. Поскольку нек-рые точки к в зоне становятся прн этом неэквивалентными, приложение одноосного напряжения приводит к дополнит, расщеплению уровней. Это детально проверено при исследовании пьезопоглощення света у края межаоииого перехода и пьезоотражения в др. крнтич. точках. Именно так была подтверждена интерпретация края поглощения в Ge н Si, где минимум зоиы проводимости расположен в точке L и на оси Д.
Метод П. эффективен при изучении симметрии примесных и экситонных состояний. В случае мелких примесей илн слабосвязанных экентонов прежде всего существенно влияние напряжения на структуру энергетич. зон. Затем устанавливают, как это сказывается на связанных состояниях, происходящих от разл. крнтич. точек. У глубоких примесей энергия связи зависит больше от конфигурации ближайших атомов и ионов, чем от сдвигов зон. Поэтому влияние одноосного напряжения на примесные уровни тем сильнее, чем глубже потенциал примеси н чем больше локализованы волновые ф-цни.
Лит.: Ансельм А. И., Введение в теорию полупроводников, 2 изд., М., 1 978; Бир Г. JI., Пик ус Г. E., Симметрия и деформационные аффекты в полупроводниках. М., 1972; Martinez G., Optical properties of semiconductors under pressure, в кн.: Handbook on semiconductors, v. 2 — Optical properties of solids, Amst.— [a, o.l, 1980; Sharma H. P., Shanker J., Verma M. P., Effect of hydrostatic pressure on the electronic dielectric constant of ionic crystals, «Phil. Mag,», 1976, v. 34, p. 163; Wendel H,, Martin R. M,, Charge density and structural properties of covalent semiconductors, «Phys. Rev. Lett,», 1978, v. 40, p. 950. С. E. Есипов.
ПЬЕЗОЭЛЁКТРИКИ — вещества, в к-рых при определённых упругих деформациях (напряжениях) возникает электрич. поляризация даже в отсутствие электрич. поля (прямой пьезоэффект). Следствием прямого пьезоэффекта является обратный пьезоэффект — появление механич. деформаций под действием электрич. поля. Проявления прямого и обратного пьезоэффектов могут быть различными, первый может выражаться, напр., в появлении прн деформации элеитрич. поля в отсутствие поляризации, второй — в возникновении прн наложении электрич. поля упругих напряжений в отсутствие деформаций. В общем виде речь идёт о линейной связи между механич. и электрич. переменными (первые деформация и, напряжение а; вторые *— поляризация Р,
электрнч. поле Е, электрич. индукция D; CM. Диэлектрики). Первое подробное исследование пьезоэффектов проведено Ж. и П. Кюри (J. et P. Curie) (1880) на кристалле кварца. В дальнейшем пьезоэлектрич. свойства были обнаружены более чем у 1500 веществ.
Пьезоэффекты наблюдаются только в кристаллах, ве имеющих центра симметрии. (В кристаллах, обладающих центром симметрии, пьезоэффент невозможен.) Наличие др. элементов симметрии (оси, плоскости сим-иетрии; см. Симметрия кристаллов) может запрещать появление поляризации в нек-рых направлениях или ври деформациях, т. е. также ограничивает число кристаллов — П. В результате П. могут принадлежать лишь к 20 точечным группам симметрии (из 32) : 1_,2,3,
