1tom - 0557.htm
о
I
а О
66
АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ (от греч. amorplios ≈ бес-форменный) ≈ твердое некристаллич. состояние вещества, характеризующееся изотропией свойств и отсутствием точки плавления. При повышении темн-ры аморфное вещество размягчается и переходит в жидкое состояние постепенно. Эти особенности обусловлены отсутствием в А. с., в отличие от кристаллич. состояния, т. н. дальнего' порядка ≈ строгой периодич. повторяемости и пространстве одного и того же элемента структуры (атома, группы атомов, молекулы п т. п.), В то же время у вещества в А. с. существует согласованность в расположении соседних частиц ≈ т. и. б л и ж н и ii л о р я д о к, соблюдаемый в пределах 1-й координац. сферы (см. Координационное число) и постепенно теряющийся при переходе ко 2-й и 3-й сферам, т. е. соблюдающийся на расстояниях, сравнимых с размерами частиц. Т. о,, с расстоянием согласованность уменьшается и через 0,5≈1 им исчезает (см. Дальний и ближний порядок].
Ближний порядок характерен и для жидкостей, но в жидкости происходит интенсивный обмен местами между соседними частицами, затрудняющийся по мере возрастания вязкости. Поэтому твердое тело в аморфном состоянии принято рассматривать как переохлажд╦нную жидкость с очень высоким коэффициентом вязкости. Иногда в само понятие «А, с.» включают жидкость. .
Термодинамически устойчивым тв╦рдым состоянием вещества при низких темп-pax является кристаллич, состояние. Однако в зависимости от свойств частиц кристаллизация может потребовать больше пли меньше времени ≈ молекулы должны успеть при охлаждении вещества «выстроиться». Иногда это время бывает столь большим, что кристаллич. состояние практически не реализуется. Обычно А. с. образуется при быстром охлаждении расплава. Напр., расплавляя кристаллич. кварц и затем быстро охлаждая расплав, получают аморфное кварцевое стекло (см. Стеклообразное состояние). Однако иногда даже самое быстрое охлаждение недостаточно быстро для того, чтобы помешать образованию кристаллов. В природе А. с. (опал, обсидиан, янтарь, смолы) менее распространено, чем кристаллическое, В А, с. могут находиться нек-рые металлы и сплавы, в т. ч. мсталлич. ст╦кла (см. Аморфные металлы], а также полупроводники (см. Аморфные и стеклообразные полупроводники) и полимеры. Структура аморфных полимеров характеризуется ближним порядком в расположении звеньев или сегментов макромолекул, быстро исчезающим по мере их удаления друг от друга. Молекулы полиморов как бы образуют «рои», время жизни которых очень велико из-за огромной вязкости полимеров и больших размеров молекул.
Лит.: Китайгородский А. И., Рентгеносгруктур-ный анализ мелкокристаллических и аморфных тел, М,≈ Л., ]9Г)2; ого ж к, Порядок н беспорядок и мире атомо», 5 и.чд., М., 1У77; Мотт Н., Дэиис Э., Электронные процессы в некристаллических ьешествах, пер. с днгл,, т. I≈2, 2 изд., М., 1982.
АМОРФНЫЕ И СТЕКЛООБРАЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ ≈ аморфные и стеклообразные вещества, обладающие свойствами полупроводников. А, и с. п. характеризуются наличием ближнего и отсутствием дальнего
порядка (см. Дальний и ближний порядок),
А. и с. и. (со составу и структуре подразделяются на халькогенидные, оксмдныо, органические, тетра-адрическио. Наиб, подробно изучены халькогенидные стеклообразные (ХСП) и элементарные тетраэдриче-ские (ЭТАП). ХСП получают в осн. либо охлаждением расплава, либо испарением в вакууме. К ним относятся So и Те, а также двух- и многокомпонентные стеклообразные сплавы халькогенидов (сульфидов, селенидоп н теллуридов) разл, металлов (напр., As≈S≈ Se, As≈ ≈Ge^Se≈Тет As≈Sb≈S≈Se, Ge≈S≈Se, Ge≈Pb≈S), ЭТАП (аморфные Ge и Si) получают чаще всего ионным распылением в разл. водородсодержащих атмосферах
или диссоциацией содержащих их газов (в частности, SiHj, или GeH4) в высокочастотном разряде.
Особенности А, и с. п. связаны с особенностями гшергетич. спектра электронов. Наличие энергетич. областей с высокой и низкой плотностями электрг LHLIX состояний ≈ следствие ближнего порядка. Поэтому можно условно говорить о зонной структуре некристал-лич. веществ (см. Зонная теория). Однако разулорядо-ченность структуры приводит к появлению дополнит, разрешенных электронных состояний, плотность к-рых g(£) спадает в глубь запрошенной зоны, образуя «хвосты» плотности состояний (рис. 1, а). Электронные
т
йз
к
\
а б в
Рис. 1. Схемы энергетического спектра ХСП AsaSos, Области локализованных состояний заштрихованы. S я* &а ≈ границы
областей с высокими плотностями состояний; £"≈запрещ╦нная зона по подвижности.
состояния в «хвостах* делятся на локализованные и делокализованные (токопроводящио). Резкие границы между этими состояниями наз, краями подвижности (£с и £г,т рис. 1), расстояние между ними наз. запрещенной зоной (или щелью) по подвижности
&К (см- Неупорядоченные системы),
Электропроводность. Максимумы #(£}, обусловленные дефектами структуры, могут возникать внутри щели и перекрываться друг с другом, как и сами «хвосты» (рис. 1, б, в). В соответствии с этим выделяют три механизма проводимости, к-рые преобладают в разл. температурных интервалах; а) перенос носителей заряда, возбужд╦нных за край подвижности, по делока-лизов, состояниям. При этом статич. проводимость а в широком температурном интервале определяется выражением о ≈ о0ехр[≈(£с≈ef)lkT], где Sp ≈ фермы-энергия, a(J ≈ 1C3≈104 Ом^1см~1. 6} Прыжковый псронос носителей заряда, возбужд╦нных в локализов. состояния вблизи кра╦в подвижности (напр., в состояния между £А и £с). В этом случае
Г -($A-$F+W) 1 L ът J'
где И7≈ энергия активации прыжка, cr^lO Ол1~1см~1. в) Прыжковый перенос носителей по локализов, состояниям вблизи 8р на расстоянии, увеличивающиеся при уменьшении Т:
о^ао ехр(≈
Механизмы «а» и «б» более характерны для ХСП, случай «в» ≈ для ЭТАП. Прыжковый перенос носителей проявляется в слабой зависимости проводимости на переменном токе от томл-ры: занисимостя от частоты (0≥~£со°»Ч); в противоположных знаках термоэдс И Холла эффекта.
Подвижность носителей заряда мала (10~а≈ 1Q"*8 см2 В ~1с~1) и зависит от напряж╦нности электрлч. поля и толщины образца, что связывают либо с многократным захватом носителей на локализов. состояния, распредел╦нные по олродл'я. закону, либо с прыжковым переносом,
т
^ч-
")
}
