42Аморфты материалдардың оптикалық қасиеттерін зерттеу

 Оптикалық талшық (световод) – өзінің бойымен жарықты таситын, кристалл емес жартылай өткізгіш, әйнек немесе пластмассадан жасалған талшық. Оптикалық талшықтың жіптері, ішкі толық шағылу құбылысының көмегімен ақпаратты жарық импульстері түрінде тасиды. Оптикалық ақпарат тасушы талшық екі негізгі элементтен тұрады: ортасы және қабығы. Ортасының сыну көрсеткіші, қабығының сыну көрсеткішінен көп болғандықтан жарық екі ортаның шегарасында шағылып, талшықтың ортасымен ғана жүреді.Көбінесе қолданатын оптикалық передатчиктер – жартылайөткізгішті құрылғылар, светодиодтар мен лазерлі диодтар. Олар электролюминисциенция құбылысына негізделген, яғни р-n ауысуынан ток өткенде фотондар нұрланады. Светодиодтар көбінесе галий арсениді (GaAs) немесе галий арсенид фосфидінің (GaAsP) негізінде жасалады. Светодиодтардың артықшылығы: құрылысы қарапайым және өте берік болып келеді.Халькогенидті шынылардың ИҚ – облысында оптикалық мөлдір және электрондық өткізгіштігі бар жартылай өткізгіштің қасиеттеріне ие екені анықталған. Оксидсіз (оттегісі жоқ) шынылар – бұл ең алдымен сульфидтер, селенидтер және теллуридтер периодтық жүйенің IV және V негізгі топшасының элементтері (Si, Ge, Р, As, Sb) және олардың өзара комбинациясы, сондай-ақ галогендер, халькогендер және ауыр металдардың халькогенидтері (Hg, Ga, In, Tl, Sn, Pb). Шынытәріздес жартылайөткізгіштердің оптикалық және электрлік қасиеті ұқсас, бұдан шығатыны, электроның ретсіз құрылымдағы көрінісінің кристаллдағы көрінісінен айырмашылығының жоқтығын көптеген эксперимент зерттеулерінің нәтижелері көрсеткен. Осындай факторға негізделе отырып, Иоффе мен Регель электрондардың энергетикалық спектрінің зоналық құрылымын, атомдық жүйеде, алыс емес жақын ретпен анықталатындығын болжаған. Бұл дегеніміз, кристаллдық күйден кристаллдық емес күйге өткенде элекрондық энергетикалық спектрінің зоналық құрылымы айтарлықтай өзгермеуі керек.Кристаллдық емес жартылайөткізгіштерінің негізгі күйде магнит моменті нөлге тең, сәйкесінше олар диамагниттер болып табылады. Кристаллдық емес жартылайөткізгіштер кристаллды жартылайөткізгішті маериалдағыдай көптеген қасиеттерге ие. Осымен қатар олар спецификалық қасиеттерге ие. Мысалы, тек КЕДО-да оптикалық, электрлік және фотоэлектрлік қасиетінің фотоиндуцирленген өзгерістер байқалады. Бұл өзгерістерді негізінен фотоқұрылымдық түрленуімен байланыстырады.Күшті электрлік өрістерде(≥10⁴ В/см) КЕБ-ң өткізгіштігі көр ретке және тез өзгеруі мүмкін(10^-4-10^-9 c уақыт аралығында). Бұл құбылысты Лебедев пен Овшинс байқаған және ол қайтақосу эффектісі деп аталған. Реттелмеген құрылым теориясына сәйкес,осы және басқа КЕДО­ ң спецификалық қасиеті оның өзгеше құрылымдық дефектісінің болуында КЕБ те мұндай құрылымдық дефектінің болуының себебі,онда қатқыл кристаллдық құрылымының болмауында.

43Аморфты және сұйық металдар және асқын өткізгіштер. Асқын өткiзгiштiк

7.1-сурет

Температураның өзгеруiне қарай өткiзгiш кедергiсi өзгередi. Егер T₀= 273^oK (0^oC)-да өткiзгiш кедергiсi R₀-ге тең, ал T температурада R-ға тең болса, онда кедергiнiң салыстырмалы өзгеруi, тәжiрибиенiң көрсетуi бойынша, ΔT температураның өзгеруiне тура пропорционал:

 (7.7)

мұндағы α - кедергiнiң температуралық коэффициентi, ол сан жағынын өткiзгiштi 1^oК қыздырғандағы кедергiнiң салыстырмалы өзгерiсiне тең.(7.2)-i келесi түрде жазайық:

R = R₀(1+αδT). (7.8)

Бұл тәуелдiлiк 7.1 суретте көрсетiлген.1911 жылы Камерлинг-Оннес сынапты бiртiндеп мұздатқанда, оның кедергiсi әуелi сызықты заңдылықпен азайып, ал температура 4,15 К-ге жеткенде кенет 0-ге дейiн төмендейтiнiң ашты. Бұл құбылыс асқын өтгiзгiштiк деп аталады. 0-ге тең емес температурада асқын өткiзгiштiк күйге ауыса алатын материалды асқын өткiзгiштер дейдi.Асқын өткiзгiштен ток өткенде энергия шығыны болмайды, өткенi асқын өткiзгiштiк күйдегi сақинада бiр қоздырылған электр тогы барынша ұзақ уақыт өзгермейдi.

7.2-сурет

Асқын өткiзгiштер пратикада кеңiнен қолданылады, олар электромагниттерде пайдаланылады. Электромагнитттерде пайда болған магнит өрiсi ұзақ уақыт аралығында болады, өткенi асқын өткiзгiштi орамаларда жылу бөлiну болмайды. Бiрақ асқын өткiзгiштертердiң көмегiмен үлкен магнит өрiсiн құруға болмайтын айта кету керек. Өткенi үлкен магнит өрiсiнде асқын өткiзгiштiк күйi бұзылады. Өткiзгiштен ток өткенде, оның iшiнде және айналасында магнит өрiсi пайда болады. Асқын өткiзгiштен едәуiр ток өткенде, оның асқын өткiзгiштiгi жойылады. Асқын өткiзгiштен едәуiр ток өткенде үлкен магнит өрiсi пайда болады да, асқын өткiзгiштiк жойылады. Сондықтан, әрбiр өткiзгiштiң асқын өткiзгiштiк күйi үшiн оның осы күйiн бiлдiретiн ток күшiнiң кризистiк мәнi болады.

Асқын өткiзгiш магниттер магнитогидродинамикалық генераторларда, элементар бөлшектердi үдеткiш құрылығыларда пайдалынады. Асқын өткiзгiштi электiрлiк берiлiс жолдарын құрылуы зерттелiп жатыр.

Жоғарғы температурадағы асқын өткiзгiштiң ашылуы бүкiл электротехника, радиотехника және ЭВМ – дi конструкциялауда жаңа техникалық төнкерiске жеткiзу мүмкiн.