3.3 Эффект дальнодействия в системе кремниевый диод - водный раствор NaCl - кремниевый детектор

Данная серия экспериментов посвящена исследованию методом микротвердости дальнодействующих процессов, происходящих в системе кремниевый диод - водный раствор NaCl во фторопластовой кювете. (Как уже сказано выше, такая система применяется в медико-биологических целях).

Первые же опыты показали, что в результате пропускания тока через диоды на образце – детекторе произошло изменение Н. Это изменение для ряда повторных опытов приведены в табл. 2. Видно, что повторяемость достаточно хорошая, и изменения ΔН/Н составляют ~18%.

ΔН/Н, %	18,1	18,6	18,8	18,9	18,6
t=100 c

Табл. 2. Значения величины ΔН/Н при пропускании тока через диоды на образце-детекторе.

Результаты данных опытов с точки зрения нашей модели можно объяснить следующим образом. При пропускании тока за счет выделения джоулева тепла происходит повышение температуры диода. Согласно данным [3], термическое возбуждение ЕО на Si приводит к ЭД, аналогично случаю светового возбуждения. При таком возбуждении происходит генерация ГВ с частотой ~10¹¹-10¹² Гц. Подобно тому, как это имело место в предыдущей серии опытов, ГВ проходят через кювету с раствором и действуют на кристалл – детектор, изменяя его дефектную структуру, что и регистрируется по изменению микротвердости. Интересно, что в данном случае, в отличие от предыдущей серии, в которой возбуждение волн осуществлялось путем светового возбуждения, изменение Н на нижнем кристалле существенно эффективнее. По-видимому, это обусловлено большей (на 2 порядка) плотности мощности, выделяющейся в диодах при токовом возбуждении по сравнению со световым.

В пользу нашей интерпретации результатов экспериментов с диодами свидетельствуют результаты следующих контрольных опытов.

1. При облучении кремния излучением источника КВЧ (λ=7,1 мм) в течение 100 с на обратной стороне Si произошло изменение Н (ΔН/Н=7%). В случае облучения образца со стравливанием ЕО изменение было существенно меньше (3%). Когда между источником и кремнием поместили кювету с раствором NaCl (1%), то ΔН/Н увеличилось и стало равным 18% . В случае же заполнения кюветы дистиллированной водой ΔН/Н=0. Эти результаты свидетельствуют о том, что кремний реагирует на действие КВЧ (и это обусловлено преобразованием их естественным окислом в ГВ). Во-вторых, результаты вполне согласуются с представленными, что диоды действительно излучают КВЧ и ГВ, т. к. явления, описанные выше, для них аналогичны явлениям при облучении Si светом и при действии повышенных температур.

2. В случае отсутствия раствора в кювете в опыте с диодами, изменение Н на образце – детекторе отсутствовало. Оно отсутствовало также и в том случае, когда между диодами и кюветой имелся малый (~1 мм) зазор. Причина этого феномена – такая же, как и в случаи экспериментов, описанных в разделе 3.2.

Выводы

1. Зависимость относительного изменения микротвердости Si от длительности облучения светом с интервалом времени – 60 мин. характеризуется наличием двух максимумов и одного минимума. Такая зависимость может быть объяснена на основе модели эффекта дальнодействия с учетом процессов «усталости», «отдыха» и конкуренции влияния акустических волн двух видов.

2. Обнаружено дальнодействующее влияние облучения светом Si на микротвердость в системе кремний-водный раствор NaCl в сосуде из фторпласта-кремний. Это явление объясняется на основе предложенной ранее модели эффекта дальнодействия с учетом существующих представлений о свойствах водных растворов солей и их взаимодействии с электроакустическими волнами.

3. Установлен эффект дальнодействия в системе прямосмещенный диод-водный раствор NaCl в сосуде из фторпласта-кремний.

4. Результаты работы позволяют предложить метод микротвердости для исследования распространения электроакустических сигналов миллиметрового диапазона , в том числе для медико-биологических целей.