Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2011 в 17:33, доклад
Любая научная идея развивается и обогащается по мере углубления наших знаний. Таким является и развитие термодинамики. Классическая термодинамика занимается изучением общих свойств макроскопических систем в равновесии и общих закономерностей при установлении равновесия. Термодинамическое равновесие — это состояние, в которое с течением времени приходит любая система, находящаяся при постоянной температуре и в фиксированных внешних условиях. При достижении равновесия система забывает предысторию и "помнит" только то, что сохраняется в силу законов сохранения энергии, массы, импульса. Понятие времени в равновесной термодинамики не фигурирует.
История изучения структур в системе носителей заряда полупроводников начинается, по-видимому, с открытия, сделанного Ганном [21]. При исследовании транспортных процессов в электронном GaAs он обнаружил формирование доменов сильного электрического поля, распространяющихся вдоль тока. Типичная скорость таких доменов порядка 107см/c. Эффект обусловлен возникновением ОДС N-типа, где ток однородного состояния падает с ростом приложенного напряжения. Физическая природа явления состоит в том, что электрическое поле приводит к разогреву электронного газа, а подвижность электронов с увеличенной энергией уменьшается благодаря их переходу в долину зоны проводимости с большей эффективной массой. Впоследствии были обнаружены другие механизмы формирования ОДС N-типа в полупроводниках. Один из них — уменьшение концентрации свободных носителей заряда с ростом приложенного потенциала. Это явление, наблюдается, в частности, в образцах полуизолирующего GaAs. Считается, что эффект обусловлен ростом сечения захвата носителей глубокими центрами при увеличении энергии носителей (см. недавний обзор [22]). С определяющим влиянием глубоких уровней связывают и относительно низкие скорости доменов в таких образцах (1–100 см/c). В данной лекции представлены некоторые первые результаты изучения такой неустойчивости с использованием системы "полупроводник-разрядный промежуток". Применялся Таунсендовский режим разряда. Обнаружено, что в области падающей ВАХ полупроводникового электрода в системе появляюся волны плотности тока, распространяющиеся в поперечном направлении [23]. Волны могут также проявляться в виде вращающихся структур, сходных со спиралями [24]. На последовательности снимков рис.4 показан пример наблюдающейся структуры [23]. Заметим, что пространственно-временная динамика тока, представленная здесь, имеет некоторое сходство со структурами типа «ведущий центр», которые интенсивно изучались в химических реакторах с колебательными режимами течения реакций [25].
Рис.4.
Полученные результаты позволяют предположить, что, в случае протяженных в поперечном направлении образцов полуизолирующего GaAs, состояние с плоским фронтом электрического домена может стать неустойчивым относительно возникновения поперечных структур. Такая неустойчивость порождает сложную картину переноса заряда в образцах большого поперечного сечения.
Литература