3.4. Образование металлов и диэлектриком в схеме зонной теории. 4.Образование полупроводников в схеме зонной теории. Приместные полупроводники.

В зависимости от того как расположена валентная зона и зона проводимости, можно выделить ряд случаев:1) вал зона и зп перекрываются, электроны свободно гуляют между зонами без приложения какой либо энергии активации.2) вал зона (не важно перекрывается она зп или нет) не заполнена целиком. 1 и 2 случаи отвечают образованию металла. Металлом(металл фазой) называется такая фаза в которой либо не все квантовые составляющие валентной зоны заняты электронами, либо валентная зона перекрывается зоной проводимости, при этом число незанятых квантов состояний соизмеримо с числом атомов в единице объема. Электрическая проводимость при н.у. очень велика но с ростом температуры падает. 3) Валентная зона не перекрывается зп(это значит что ширина запрещ зоны >3RT=0,08 эВ, при Т=293К) 3RT-тепловая энергия решетки или тепловые квантовые колебания. 4) Электроны плотно заполняют все уровни в валентной зоне(не важно зп перекрывается с вз ил нет). 3 и 4 случаи отвечают за образование полупроводников и диэлектриков. Фазой с п/п св-вами называется фаза в которй все квантовые состояния валентной зоны заняты,а ширина зп лежит в диапазоне от 0,08<Eg<3,2 эВ. 3,2 эв-граница условная- эта энергия есть ультрафиолетовая граница спектра. с ростом температуры проводимость растет. Фазой с диэлектрическими св-вами называется фаза в которой все квантовые составляющие валентной зоны заняты,а ширина зп >3,2 эВ. Проводимость диэлектриков крайне мала с ростом температуры растет. Приместные полупроводники. Попадание даже малейшей примеси в п/п материал (10^-6-10^-8%)сильнейшим образом сказывается на его электро-физических свойствах.

5. Теплоемкость кристалла. Зависимость теплоемкости от температуры.

Теплоемкость- характеризует изменение внутренней энергии тела,при изменении его температуры c=dU/dT, где U-внутренняя энергия тела. 2 вида: C при V=const, C при P=const.На практике измеряют C при P=const. Cp-Cv=a_p²VT/B_T , с ростом T (Cp-Cv) тоже растет. Значение теплоемкости ТВ тела дается законом Дебая и базируется на 3-х предпосылках:1) Атомы кристаллич решетки не могут колебаться независимо друг от друга.N атомов образуют с-му с 3N степенями свободы. 2) Каждой степени свободы соответствует своя частота колебания,совокупность этих частот называется собственными частотами кристалла. 3) Собственные колебания подчиняются дисперсионному з-ну Дебая Z=(4П/3)V(w/v)³ w-частота колебания, v- скорость распространения z-число колебаний V- объем.

6. Двойное лучепреломление и поляризация света в кр-лах. Оптические св-ва кристаллов и их применение.

Плоскость поляризации-плоскость в которой лежит некий вектор N и H, где N-волновая нормаль. Волновая нормаль- вектор перпендикулярный фронту распространения волны. Волновая пов-ть геометрическое место точек до котор за время t волна доходит в одной фазе. Волновой фронт- плоскость касательная к волновой пов-сти Фазовая скорость волны- скорость движения волнового фронта. Нормальная(группова) скорость-скорость распространения энергии,скорость передачи энергии. В общем случае эти скорости не равны, но если дисперсия невелика этим различием пренебрегают. У кристаллов кубич сингонии волновая поверхность- сфера, т.е. кристаллы кубической сингонии оптически изотропны. В кристаллах средней категории симметрична волновая поверхность двойная, состоит из сферы и эллипсоида, Световая волна в таких кристаллах распадается на две 1) обыкновенная волна для которой показатель преломления и скорость распространения не зависит от направления распространения. 2) необыкновенная волна для которой показатель преломления и скорость распространения зависит от направления распространения волны (различно в разл напр). Сфера и эллипсоид касаются друг друга в 2х точках и эти точки определяют направления так называемой оптической оси кристалла. Это направление вдоль которого волна не испытывает двойного лучепреломления. Все кристаллы средней категории симметрии оптически одноосны. В кр. высшей категории сингонии 2 оптических оси. Оптические с-ва кр-лов. Кристаллы применяют в основном в оптических устройствах из них изготавливают поляризаторы,призмы,волноводы,различные окна в приборах и установках, в уф обл обычно применяют кубические ионные кр-лы.(напр. LiF,CaF2,NaF) В ик обл. кварц рубин сапфир. В общем случае для любых оптических материалов должно выполняться условие: световой поток прошедший, поглощенный,отраженный в сумме должны давать световой поток падающий. Прошедший свет поток характериз-ся коэффициентом пропускания t=I/Io, Io- падающий поток,I-прошедший. Световой поток отраженный характеризуется коэффициентом отражения ρ=Iотр/Io. Поглощенный поток характериз коэф поглощения α=Iпог/Io. /t+α+ρ=1/. Также важными характеристиками являются показатель преломления no=sini/sinr,i-угол падения r-угол преломления. ne=sini/sinre.Дисперсия- зависимость показателя преломления от длины волны. Если зависимость растет D-норм. если падает-D-аномальная. Плеохроизм-способность некоторых кристаллов по разному поглощать свет с различными направлениями распространения и плоскостей колебаний.