|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Промышленность и Производство Техника
Свет из гетеропереходов |
Мыло металлическое "Ликвидатор". 
Забавная пачка денег "100 долларов". Если говорить о пути от фундаментальных научных идей, основанных на сложных теоретических понятиях, до изобретений, революционизирующих технику и промышленность, то для физики полупроводников этот путь, пожалуй, наиболее краток. Самые яркие примеры таких преобразований в технике, которые качественно подняли уровень жизни людей, - изобретение транзисторов, последующее развитие полупроводниковой электроники и создание компьютеров во второй половине XX в. Компьютеризация кардинально изменила характер высоко технологичных производств, организацию труда на всех уровнях управления, стала основой современных средств связи. Похожие по своей значимости перспективы возникли в той области физики полупроводников, которая изучает люминесценцию - излучательную рекомбинацию электронов и дырок. Это явление позволило создать полупроводниковые источники света - светодиоды и инжекционные лазеры. Первые открытия здесь были сделаны в нашей стране еще в 1923 г. О.В.Лосевым, работавшим в Ленинградском физико-техническом институте и Нижегородской радиотехнической лаборатории. Лосев писал: “У кристаллов карборунда (полупрозрачных) можно наблюдать (в месте контакта) зеленоватое свечение при токе через контакт всего 0.4 мА Светящийся детектор может быть пригоден в качестве светового реле как безынертный источник света” . Однако реализованы на практике эти идеи были лишь в 60-70-е годы, после обнаружения эффективной люминесценции полупроводниковых соединений типа AIIIBV - фосфида и арсенида галлия и их твердых растворов. В итоге на их основе были созданы светодиоды и таким образом заложен фундамент новой отрасли техники - оптоэлектроники . Советские ученые внесли в развитие данной области существенный вклад. Ж.И.Алфёров (академик, директор Физико-технического института им.А.Ф.Иоффе, лауреат Ленинской премии) получил золотую медаль Американского физического общества за исследования гетероструктур на основе Ga1-xAlxAs еще в 70-х годах. В 2000 г., когда стало ясно, как велико значение этих работ для развития науки и техники, насколько важны их практические применения для человечества, ему была присуждена Нобелевская премия . На рубеже 90-х годов наша промышленность выпускала более 100 млн светодиодов в год; мировая - десятки миллиардов. Диоды нашли применение в передаче и визуализации информации: в световых индикаторах, табло, в приборных панелях автомобилей и самолетов, в рекламных экранах. Эффективность излучателя света характеризуется отношением светового потока (в люменах) к потребляемой электрической мощности (в ваттах). Эта величина, называемая светоотдачей, для светодиодов из материалов типа AIIIBV стала больше, чем у ламп накаливания во всех основных цветах видимого диапазона . Светоотдача приборов на основе гетероструктур с активными слоями I Ga и AlI GaP на длинах волн, отвечающих максимуму излучения. Стрелки справа показывают светоотдачу вакуумных и газонаполненных ламп; кривая - спектральную чувствительность глаза (кривая видности). Очень привлекательна идея использовать светодиоды для обычного освещения, поскольку сочетание их с люминофорами позволяет получить белый свет.
Потребление электроэнергии у них меньше, чем у обычных ламп, кроме того, они долговечнее, надежнее и безопаснее и ламп накаливания, и люминесцентных. Американская программа исследований, разработок и промышленного выпуска светоизлучающих приборов и устройств с их использованием, рассчитанная до 2010 г., предполагает в результате получить экономию такого количества электроэнергии, которое производят 100 атомных электростанций. Как устроен и работает светодиод? Светодиод - это полупроводниковый прибор с двумя контактами, преобразующий энергию электрического тока в световую. Например, если в образце создан p- переход, т.е. граница между областями с дырочной (p-) и электронной ( -) проводимостью, то при положительной полярности внешнего источника тока на контакте к p-области (и отрицательной - на контакте к -области) потенциальный барьер в p- переходе понижается и электроны из -области инжектируются в р-область, а дырки из p-области - в -область. Инжектированные электроны и дырки рекомбинируют, передавая свою энергию либо квантам света h (излучательная рекомбинация), либо, через дефекты и примеси, - тепловым колебаниям решетки (безызлучательная рекомбинация). Вероятность излучательной рекомбинации пропорциональна концентрации электронно-дырочных пар, поэтому наряду с повышением концентраций основных носителей в p- и -областях желательно уменьшать толщину активной области, в которой идет рекомбинация. Но в обычных p- переходах эта толщина не может быть меньше диффузионной длины - среднего расстояния, на которое диффундируют инжектированные носители заряда, пока не рекомбинируют. Энергетическая диаграмма обычного (гомогенного) p- перехода в полупроводнике при прямом смещении U. Черными стрелками показана инжекция электронов и дырок; цветными - рекомбинация электрона и дырки. В отсутствие смещения (U = 0) уровень Ферми (штриховые прямые) одинаков во всем переходе Fp = F , и барьеры для основных носителей выше, чем при прямом включении p- перехода, когда уровни раздвигаются на величину eU = F – Fp. Задача ограничения активной области рекомбинации решена в конце 60-х годов Алфёровым и его сотрудниками. Были предложены и практически изготовлены гетероструктуры, сначала на основе GaAs и его твердых растворов типа AlGaAs, а затем и на основе других полупроводниковых соединений . В гетероструктурах толщина активной области рекомбинации может быть много меньше диффузионной длины. Рассмотрим энергетическую диаграмму гетероструктуры, в которой между внешними p- и -областями полупроводника с большими величинами ширины запрещенной зоны Eg2, Eg3 расположен тонкий слой с меньшей шириной Eg1. Толщину этого слоя d можно сделать очень малой, порядка сотен или даже десятков атомных слоев. Помимо потенциального барьера обычного p- перехода на гетерограницах слоя образуются потенциальные барьеры для электронов DEc и дырок DEv. Если приложить к переходу прямое смещение, возникнет инжекция электронов и дырок с обеих сторон в узкозонный слой. Электроны будут стремиться занять положения с наименьшей энергией, спускаясь на дно потенциальной ямы в слое, дырки устремятся вверх - к краю валентной зоны в слое, где минимальны их энергии.
Широкозонные внешние части гетероперехода можно сильно легировать с обеих сторон, добиваясь больших концентраций в них равновесных носителей. И тогда, даже не легируя активную узкозонную область примесями, удается достичь при инжекции значительных концентраций неравновесных электронно-дырочных пар в слое. Отказ от легирования активной области принципиально важен, поскольку атомы примеси, как уже говорилось, могут служить центрами безызлучательной рекомбинации. Попав в яму, инжектированные электроны наталкиваются на потенциальный барьер DEc, дырки - на барьер DEv, поэтому и те, и другие перестают диффундировать дальше и рекомбинируют в тонком активном слое с испусканием фотонов. Задачник для конструктора Подытожим: чтобы достичь максимальной эффективности излучения света, необходимо выполнить следующие условия . При оптических переходах электронов из зоны проводимости полупроводника в валентную должен соблюдаться закон сохранения энергии. Поэтому ширина запрещенной зоны Eg в активной области диода должна быть близка к нужной энергии квантов излучения. Одновременно должен соблюдаться закон сохранения импульса. Точнее - квазиимпульса, так как электрон (и дырка) в кристалле уже не свободная частица - он движется в поле периодически упорядоченных ионных остовов, представляя собой фактически возбужденное состояние твердого тела. Движение этих возбуждений (электронных и дырочных) очень напоминает свободное распространение заряженных частиц, поэтому их называют квазичастицами. И энергии e отдельных квазичастиц связаны с их квазиимпульсами p так же, как у свободных: e = p2/2m, только вместо массы электрона m0 ~ 10–30 кг фигурируют эффективные массы m , mp электронов и дырок в данном полупроводнике, которые по величине могут значительно отличаться от массы электрона. Энергетическая диаграмма p- гетероструктуры типа I Ga /AlGa /Ga при прямом смещении U. Черными стрелками показана инжекция электронов и дырок в активную область p- гетероструктуры. Попадая в узкие и достаточно глубокие ямы, электроны и дырки оказываются запертыми в них. Если активный слой (с узкой запрещенной зоной Eg1) содержит малое количество дефектов, электронно-дырочные пары рекомбинируют с излучением кванта Eg1 (цветная стрелка). Импульс pф, уносимый излученным фотоном, пренебрежимо мал по сравнению с квазиимпульсами рекомбинирующих квазичастиц. В самом деле, для фотона pф = Eg/c, для электрона при рекомбинации p = ?2m Eg; их отношение &l ;&l ;1. Поэтому при излучательной рекомбинации квазиимпульс электронов не меняется, а это возможно только у прямозонных полупроводников, у которых максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости располагаются в пространстве квазиимпульсов в центре зоны Бриллюэна (области однозначного задания квазиимпульса в кристалле). Кроме того, кристалл полупроводника должен быть по возможности бездефектным, как и границы между разными слоями, поскольку дефекты на них (дислокации, например) тоже порождают безызлучательную рекомбинацию. Поэтому особого внимания требует подбор пар материалов с точки зрения согласования параметров их элементарных ячеек - на границе несогласованных решеток возникнет много дислокаций.
В период обороны Крыма в тяжелейших условиях не прекращали работы Тврханкутский, Феодосийский, Ялтинский, Евпаторийский и другие маяки, а при эвакуации их расчеты уходили из городов последними, с подразделениями прикрытия. Гитлеровцы прекрасно понимали, какую роль играют маяки для нашего судоходства, и упорно стремились вывести их из строя. Июнь 1942 года. Херсонесский маяк, светивший кораблям и судам, прорывавшимся в осажденный Севастополь, атаковало более 60 бомбардировщиков. После налета все служебные и жилые постройки превратились в груды руин, оптическая аппаратура была разбита, от взрыва баллонов с ацетиленом вспыхнул пожар. Но тяжело раненный начальник маяка А. Дударь (его дед защищал Севастополь в 1854-1855 годах, а отец до 1920 года служил на этом же маяке), его жена М. Дударь и героически погибшая позже в оккупированном городе комсомолка П. Горошко стали зажигать переносные огни на полуразрушенных площадках башни. Они обслуживали маяк до последних дней обороны, а после освобождения города были награждены орденами Отечественной войны
3. Кадровый потенциал в свете социально-экономического развития города и района
5. Повесть "Наши души блуждают по свету"
9. Свет и тени Хрущевских реформ
10. Феноменология духа в сказках в свете аналитической психологии Юнга
11. Лазеры на гетеропереходах /полупроводниковые лазеры/
12. Трех- и четырехволнове рассеяние света на поляритомах и кристаллах ниобата лития с примесями
14. Развитие взглядов на теорию света
15. Философские взгляды Больцмана в свете полемики по проблемам физики кон. ХIХ - нач. ХХ веков
16. Тезис Аристотеля об абсолютности движения в свете современной космологии
Настольная игра "Loonacy". 
Горшок дорожный и насадка на унитаз "HandyPotty", голубой. 
Шкатулка музыкальная "Сердце", 16x15x7 см, арт. 24806. 17. Химическое действие света. Фотография
18. Архивный свет на киевский еврейский погром 1905 г.
19. Английские колонии в Новом Свете. Порядок управления колониями
20. Семь чудес света - древний мир, средние века и наше время (история цивилизации, реферат)
21. Свет погас. Киплинг Редьярд
25. Книга Стендаля «О любви» в свете психологических традиций французской культуры XVII века
26. Одно из семи чудес света: Пирамиды
27. Русский смысл в свете русского языка
28. Чистый свет высокой нравственной идеи в русской литературе
29. Два лейтмотива пушкинского романа в стихах “Луны при свете серебристом...”
30. Свет России в лирике С. А. Есенина
31. Куприн А. И. - «Чистый свет высокой нравственной идеи» в русской литературе
32. Я хочу рассказать о книге (По роману А. Б. Чаковского «Свет далекой звезды» )
Вешалка для одежды напольная ТД-00014, две перекладины, 800x430x1550 мм. 
Стульчик-подставка "Тачки". 
Перчатки виниловые одноразовые, размер XL, 100 шт.. 34. Зодиакальный свет и противостояние
36. Влияние видимого света на организм человека
37. "Прометей" Скрябина. Свето-музыкальная концепция.
41. Наномир - спасение или конец света
43. Преобразования Лоренца, постоянство скорости света и требование однородности времени
44. Воля как основная национальная ценность (в свете научной парадигмы самоорганизации)
45. Механизм защиты прав человека в свете законодательства Канады, Колумбии и России
46. Исследование времени простой реакции на свет и звук
47. Технологическое образование школьников в свете современных задач
48. Fiber Optic – архитектура света
Настольная игра "Скоростные колпачки". 
Копилка "Банкомат", синяя. 
Тетрадь на резинке "Study Up", В5, 120 листов, клетка, фиолетовая. 50. Дисперсия света
51. Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями.
52. Виды излучений. Источники света
57. Проблемы сельского хозяйства в свете природопользования
58. Семь чудес света
59. Генетическая рекомбинация в свете эволюции
60. Потребности растений в свете
61. Различают ли наземные легочные моллюски плоскость поляризации света?
62. Гумбольдт: открытие Нового Света
63. Свет
64. Джон Гарднер. Осенний свет
Банка для чайных пакетиков (диспенсер) "Ирис", 9x8x19 см (фарфор). 
Мягкая игрушка "Волк. Забивака", 24 см. 
Портмоне для CD/DVD "Brauberg", на 96 дисков. 65. Н. А. Добролюбов. Луч света в тёмном царстве
66. Развитие морской темы в повести К.М. Станюковича "Вокруг света на "Коршуне"
67. Жажда Света (О Н.С. Лескове)
69. Оборотная сторона фундаментальной физической константы - скорости света
73. Русский язык в свете творческой филологии
74. Влияние света и цвета на организм человека
75. Исторический анализ искусственной системы в свете основных концепций
76. Очаги расообразования на территории Азии и Нового Света
78. Крестовые походы и рыцарство. Великие князья. Семь чудес света
79. Электронно-дырочные гетеропереходы и их отличия от гомопереходов
80. Символика света и цвета в русской иконописи
Форма разъемная Regent "Easy" круглая, 26x7 см. 
Спиннер двухкруговой "Компас" (красный). 
Матрас в коляску "Lepre" Luna Lux. 83. Колер і свет у творчасці А. Салаўя
84. Партии и общественные движения в свете политической науки
85. О личности и индивидуальности в свете христианского вероучения
89. Дифракция света
91. Исследование дисперсионных свойств стеклянной призмы в области видимого света спектрометром ГС-5
92. Исследование явления дифракции света на компакт-диске
93. Лазерный свет
94. Экономичные источники света
95. Тадж-Махал - чудо света в Индии
96. Свет, температура и влажность, как экологические факторы
Детское подвесное кресло Polini "Кокон" (цвет: оранжевый). 
Клей для дерева "Момент Столяр. ПВА Универсальный", 750 грамм. 
Крем для младенцев "Bubchen", 150 мл.
Совок №5. 
