Рассеяние решеточное

Диэлектрики и полупроводники. Изотопическая зависимость фононной теплопроводности возникает в основном по двум причинам 1) из-за тривиальной трансформации фононного спектра при изменении атомной массы решётки и 2) из-за дополнительного рассеяния фононов на флуктуациях атомной массы в изотопических смесях. Первый, линейный по АМ/М, эффект приводит к небольшому (не более десятков процентов) изменению теплопроводности. Последний эффект может привести к сильному (в несколько раз) подавлению фононной теплопроводности кристалла. Ещё одной причиной, по которой может возникнуть значительный изотопический эффект в решёточной теплопроводности, является изотопическая модификация спектра низкочастотных туннельных состояний в некоторых материалах, показывающих так называемое стекольное поведение. [c.79]

Принцип работы таких детекторов основан на том, что теплоёмкость кристаллической решётки в соответствии с формулой Дебая пропорциональна четвёртой степени температуры. Спектр электронных состояний диэлектриков, полупроводников и сверхпроводников характеризуется наличием энергетической щели. При достаточно низких температурах Т, когда энергия тепловых флуктуаций къТ <С Д (где къ — постоянная Больцмана, А — ширина щели в спектре энергии электронных состояний), электронная теплоёмкость кристалла не возбуждается. Для диэлектриков это состояние достигается при температурах порядка сотен милликельвин (1 мК = 10 К), для полупроводников — десятков и для сверхпроводников — единиц милликельвин. Оставшаяся решёточная , фононная или дебаевская теплоёмкость идеального кристалла при сверхнизких температурах оказывается настолько малой, что кинетическая энергия ядра отдачи при единичном акте рассеяния частицы вызывает всплеск температуры всего макроскопического кристалла мишени, который превышает уровень термодинамических флуктуаций. Этот всплеск температуры регистрируется термометром и служит выходным сигналом детектора. Физические принципы и перспективы применения криогенных детекторов этого типа изложены в обзоре [69]. [c.42]

Подавление фононной теплопроводности диэлектриков и полупроводников с ростом степени изотопического беспорядка в кристаллической решётке (см. ниже) оказывается одним из самых сильных изотопических эффектов. Однако, как ожидается на основе теоретических представлений, фононная компонента теплопроводности металлов и сплавов слабо зависит от изотопического состава как при изменении атомной массы изотонически чистого металла, так и при изменении степени изотопического разупорядочения в изотопических смесях. Причина этого заключается в том, что в чистых металлах при высоких температурах решёточная теплопроводность ограничена фонон-фононными процессами релаксации, которые слабо зависят от массы изотопа и не зависят от степени изотопического беспорядка. При низких температурах (напомним, что сравнение делается по отношению к температуре Дебая) определяется процессами электрон-фононного рассеяния, скорость которых почти не меняется с изменением изотопического состава. В неупорядоченных сплавах большое количество легирующих примесей и других дефектов решётки вызывает сильное рассеяние фононов, значительно уменьшая решёточную теплопроводность. В результате этого рассеяние фононов на изотопическом беспорядке оказывается малой добавкой к суммарной скорости релаксации фононов и, соответственно, мало изменяет Яф. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология