47.Аморфты материалдардың Раман спектрі.

Раман спектроскопиясы - зерттелетін жүйелердің (молекулалардың) монохроматтық жарықтың комбинациялық шашырауына негізделген спектроскопияның түрі. Бұл әдісте,зерттелетін заттың үлгісінен белгілі бір толқын ұзындықтағы сәулені өткізеді,ол контакт кезінде үлгімен шашырайды. Алынған сәулелер линзаның көмегімен бір шоққа(пучок) жиналады және жарықфильтр арқылы өткізіледі. «Таза» рамандық сәулелер күшейеді және олардың тербелу жиілігін белгілейтін детекторға бағытталады.1923 жылы Смекал серпімсіз шашырау құбылысының теориясын алдын-ала болжады. 1928 жылы Раман мен Шриман оны эксперимент жүзінде дәлелдеді. Раман –спектрометр құрылысы. Раман-спектрометр 4 негізгі компоненттерден тұрады: 1)монохроматтық сәулеленудің көзі;2)үлгіні жарықтандыру жүйесі және сәулелердің фокусировкасы; 3)жарықфильтр;4) компьютерлік бақылау жүйесі.

Рамандық шашырау әдісімен зерттелген ,темірмен модификацияланған аморфты көміртектің қабықшасында көміртектің тербелетін жиілігінің спектрлері 1000-1800См-1 диапазонда болады. Құрамында 3,26,38,54 ат % темір бар аморфты көміртектің қабаттары өсірілді. Раман спектрометрінің көмегімен штуфтік үлгілерді,шлифтарды,минералдардың арнайы дәндерін,кристаллдық және аморфтық заттарды зерттеуге болады. 1 мкм-ден 3см-ге дейінгі аралықтағы үлгілерді талдауға мүмкіншілік береді.

 

48. Ретсіз құрылымды жартылай өткізгіштердегі және диэлектриктердегі электрондардың энергетикалық спектрі. Зоналық модельдер.

Электрондық өткізгіштігіне ие кристалдық емес диэлектрлік орталар (КЕДО) кең аумақты материалдар болып табылады. Яғни, қозғалғыштық аймағы 1-эВ дейін жетеді. Бұл мысалы, As₂Se_3, As₂S_3, көпкомпонентті CdGeAs₂ және т.б сияқты жүйелер.Құрамына байланысты кристалдық емес диэлектрлік орталар (КЕДО) өткізгіші үлкен шекте өзгереді-10^-3 нен 10^-18 Ом ∙см^-1 дейін. Бөлме температурасына жақын, тұрақты тоқта өткізгізгіштің температурасының тәуелділігі σ=С·exp(-E/kT) қатынасымен сипатталады. Шынытәріздес жартылай өткізгіштердің маңызды ерекшеліктері болып бөлме температурасына, өткізгіштіктің активация энергиясының мәнінің екі еселенуі болып табылады. Бұл тыйым салынған зонаның оптикалық еніне тең болады.

Валенттік зона мен өткізгіштік зоналарының біркелкі емес көмескі аймақтарының садарынан, кристалдық емес диэлектрлік орталар (КЕДО)-да Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның ортасынан біршама төменде жатыр. lgσ ~1/T координаттарында тұрғызылған, өткізгіштік пен температураның тәуелдік графигінде КЕББ-те (Кристаллдық емес беткі бөлікте) сынықтар байқалмайды.

Кристаллдық жартылай өткізгішке қарама-қарсы, ~10^-6 атмосфера % қоспа енгізгенде өткізгіштігі едәуір өзгереді және КЕББ-ң қасиеті, оған 0.1 атмосфера % қоспа енгізгенде өзгереді. Жалпы айтқанда, КЕДО-ң қасиетіне қоспалардың әсері бар деген сұрақ жай шешілмейді. КЕДО-ғы термо-ЭҚК оң таңбалы және оның мәні КЕББ-ғы Ферми деңгейінің тыйым салынған зонаның ортасына жақын маңайда орналасуына сәйкес келеді.

Термо-ЭҚК-ң температуралық тәуелділігі өзіндік жартылайөткізгіштегі сияқты және электрондардың қозғалғыштығынан кемтіктерінің қозғалғыштығы артық болады. Заряд тасушылардың дрейфтік қозқғалғыштығын өлшеу нәтижесінде, көптеген Кедо - да бұл шын мәнінде солай екеніне көз жеткізуге болады. КЕДО дағы кемтіктердің дрейфтік қозғалғыштығы 0,1 cм²/(B∙c) аспайды, ал электрондардың қозғалғыштығы соншалықты аз, оларды өлшеу мүмкін емес. Кристалдық емес диэлектрлік орталар (КЕДО)-ның энергетикалық спектрі локальдік күйдің үлкен тығыздығымен сипатталады. Олардың шынытәріздес жартылайөткізгіште бар екенінің тікелей дәлелі болып, тепе теңсіз заряд тасушылардың тасымалдау уақытын өлшеуден, кеңістіктегі зарядтың шектелуімен термостимулирленген эффект және фотоэлектрлік сипаттамалардан байқауға болады. КЕДО-да заряд тасушылардың дрейфтік қозғалғыштығы дискретті қақпандарда шектеледі, және кемтіктер үшін концентрация 10¹⁷÷10¹⁸ см^-3, ал жататын энергетикалық тереңдігі -0.17эВ болады. КЕДО-ғы Ферми деңгейінің маңындағы бекітілген күйдің концентрациясы 10¹⁶ см^-3∙эВ мәнін береді. Жеткілікті үлкен температуралық интервалда Ферми деңгейі, тиім салынған зонаның ортасына жақын маңайда жоғарғы тығыздықтағы локальданған күйді орнатады.КЕДО-ғы Холлдың ЭҚҚ і өте кіші, ал егер оны өлшеу мүмкін болса, онда оның таңбасы теріс болады. Көптеген КЕДО жақсы фотоөткізгіштер болып табылады, бірақ кристаллдық жартылайөткізгіштерге қарағанда КЕДО-дағы фотоөткізгіштік айқын спектрлік тәуелділікпен сипатталады. КЕДО-ң жұтылу коэффиценті, оптикалық жұтылуының маңайында экспоненталды өседі, және бұл кезде фотонның энергиясы ~10³-10⁴ см^-1 дейін жоғарылайды. Шынытәріздес халькогенидті жартылайөткізгіштегі жұтылу процессінің ерекшеліктеріне таңдау ережесінің жоқтығы жатады. 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. Нағыз кристаллдық торда электрондардың энергетикалық спектрі зоналық құрылымға ие және онда тыйым салынған зонамен ажыратылған рұқсат етілген зоналар бар.

а- кристалдық күйдегі; б-аморфты күйдегі; в-Коуен-Фрицше-Овшинский моделі; г- Дэвис және Мотт моделі; д- Маршалл және Оуэн моделі

12.1- Электрондардың энергетикалық спектрлерінің моделі.