Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Магнитные свойства полуметаллов. Все П.— дна-магнетики. Определяющий вклад в величину магн. восприимчивости х вносят электроны валентной зоны. Малость т обусловливает большое значение Xi к-рая для П. достигает макс. значения среди всех известных днамагнетиков (исключая сверхпроводники, у к-рых
Ixi = ад.
При кизких темп-pax у П. наблюдается осциллирующая зависимость % от 1/Я {Де Хааза — ван Алъфена іффект). В иаиб. чистых монокристаллич. П. амплитуда осцилляций превосходит величину монотонной части, иногда достигает теоретичесни возможного предела 1X1 = В последнем случае в кристалле возникает своеобразная структура магн. доменов. Среди П. макс. диамагнетизмом обладает графит (особенно искусственные квазкдвумерные графиты с увеличенным меж-сдоевым расстоянием). Высокий диамагнетизм П. (в частности, графита и Bi) позволяет нх использовать дая создания магнитных подвесов.
Термоэдс полуметаллов. С малостью энергии Ферми /р, большой подвижностью ц носителей и заметным различием подвижностей электронов и дырок связаны высокие значения термоэдс П. (а) а её сильная зависимость от магн. поля H (см. Термогалъваномагнитные явления). С этим же связана большая величина т. н. термоэдектрпч. добротности Z. В частности, у сплавов Bi — Sb при T = 77 К величина Z достигает зиаче-вий ~6-10"8град-1 и увеличивается до IO-2 град-1 в обле H ~ IO8 Э (Нернста — Эттингсхаузена эффект). Высокая термоэлектрич. и термомагн. добротности позволяют использовать П. в качестве материалов для создания термоэлектрич. преобразователей нлн твердотельных холодильных устройств.
Чувствительность полуметаллов к внешним воздействиям. Малость энергий Фермк Sf электронов н дырок в энергии перекрытия зон является причиной того, что электронный спектр П. может претерпевать атчит. измененкя под действием разл. внеш. фанторов (всестороннее сжатие, одноосные деформации, сильные Klffl, поля, изменение темп-ры, внесение . примесей к т. д.). Чувствительность электронного энергетнч. спектра П. к относительно слабым виеш. воздействиям
І*
позволяет наблюдать в ннх большое чксло эффектов, имеющих принципиальное значение в физике твёрдого тела. В П. V группы н кх сплавов под давлением, при одноосных деформациях, легировании донорными или анцепторнымн примесями обнаружены фазовые переходы, и-рые связаны с изменением топологии н формы поверхности Фермн (топологич. переход ы). Частным случаем таиих переходов является переход металл — диэлектрик, к-рый сопровождается исчезновением поверхности Ферми электронов н дырок. Такой переход в П. V группы наблюдается под давлением, при одноосных деформациях к в магн. поле (у графита — в маги. поле). Вблизи крктич. точки перехода металл—дкэлеитрик в П. в сильных магн. полях наблюдаются диэлектркзацня спектра в результате электрок-но-дырочного спаривания и образование фазы экситон-ного диэлектрика. В П. V группы происходят переходы в состояние бесщелевого полупроводника, к-рые сопровождаются резким уменьшением эфф. масс носителей, возрастанием нх подвижности и анизотропии поверхности Ферми. В П. впервые обнаружены гигантские осцилляцкк поглощения ультразвука в маги, поле, разл. виды магнитоплазменных волн (альфеновские, циклотронные волны, доплероны), скачущие траектории электронов в маги, поле {магнитные поверхностные уровни), циклотронный резонанс, радиочастотный размерный эффект (см. Гантмахера эффект), разл. осцнлляц. эффекты, фокусировка электронов к т. п.
Лит.: Фальковский JI. А., Физические свойства висмута, «УФН», 1968, т. 94, с. 3; Б р а н д т Н. В., И ц к е-в в ч Е. С., Минина Н. Я., Влияние давления на поверхности Ферми металлов, «УФН», 1971, т. 104, с. 459; Абрикосов А. А., Некоторые вопросы теории полуметаллов, «ЖЭТФ», 1973, т. 65, с. 2063; Эцельман В. С., Свойства электронов в висмуте, «УФНл, 1977, т. 123, с. 257; Кракнелл
А., Уояг К.. Поверхность Ферми, пер. с англ., М., 1978; Clarke R., Uher С., High pressure properties of graphite and its intercalation compounds, «Adv. Phys.», 1984, v. 33, 7? 5, p. 469; Brandt N. B., Chudinov 8. M., Ponomarev Y. G., SemImetaIs. I. Graphite and its compounds,
Amst., 1988. С. М. Чудинов, С. Д. Бенеславский.
ПОЛУПРОВОДНИКЙ — широкий класс веществ, в к-рых концентрация подвижных носителей заряда значительно ниже, чем концентрация атомов, и может изменяться под влиянием темп-ры, освещения ИЛН относительно малого кол-ва примесей. Этн свойства, а также увеличение проводимости с ростом темп-ры, качественно отличают П. от металлов. Различие между П. и диэлектриками носит условный характер, к диэлектрикам обычно отиосят вещества, уд. сопротивление р к-рых при комнатной темп-ре (Т = 300 К) ^ ^lO11-101® Ом-см.
По структуре П. делятся на кристаллические, аморфные п стеклообразные, жидкие. Особый класс составляют твёрдые раствора П., в к-рых атомы разных сортов хаотически распределены по узлам правильной кристаллич. решётни. Ниже рассматриваются кристал-лпч. П.
По хнм. составу П. делятся на элементарные П.
(Ge, Si, Se, Te), двойные, тройные, четверные соединения. Существуют таиже органич. П. (см. Органические проводники). Полупроводниковые соединения принято классифицировать по номерам групп периодич. табл. элементов, и к-рым принадлежат входящие в соединения элементы. Иапр., соединения А В содержат элементы 3-й н 5-й групп (GaAs, InSb н т. д.). Элементы Ge, Si, соединения AB и ах твёрдые растворы играют важную роль в полупроводниковой электронике. Хорошо научены также полупроводниковые соединения AB н А В (см. Полупроводниковые материалы).
