Kirish O’ta o’tkazuvchanlik. O’ta o’tkazuvchanlik va uning kvantomexanik talqini Kantakt hodisalar

Elektronlar jufti (kuper juftlari) ning hosil bo'lishi metallning energetik spektrini o'zgarishga olib keladi.

Elektron sistemani uyg’otish uchun (o’ta o’tkazuvchanlik holatida) xech bo'lmasa, bitta elektronlar jufti orasidagi bog’lanishni buzish kerak, buning uchun E_bog’ energiyasiga teng energiya berish kerak. Demak, o'tao'tkazuvchan holatda energetik spektrda E_bog’ ga teng bo'lgan energetik tirqish paydo bo'ladi, bu tirqish Fermi sathi sohasida joylashgan. Demak, o'tao'tkazuvchan holatda, elektron sistemaning uyg’ongan holati asosiy holatdan E bog’ energetik tirqish bilan ajralgan bo'ladi. Shuning uchun ular orasidagi kvant o'tishlar doimo bo'lavermaydi. Kichik tezliklarda elektron sistema uyg’onmaydi, bu esa harakatni qarshiliksiz bo'lishiga, ya'ni elektr qarshilikning yo'holishini ko'rsatadi. Temperaturaning ortishi bilan Ebog’ kengligi kichrayadi va Tk da Ebog’ =0 ga aylanadi. O'z navbatida barcha elektron juftlari buziladi va jism normal holatga o'tadi.

kvant mexanikasining talqini matematik nazariyasi qanday ekanligini tushuntirishga urinishdir kvant mexanikasi ga "mos keladi" haqiqat. Kvant mexanikasi favqulodda keng eksperimentlarda qat'iy va o'ta aniq sinovlarni o'tkazgan bo'lsa-da (kvant mexanikasidan biron bir bashorat eksperimentlar bilan zid ekanligi aniqlanmagan), ammo ularni talqin qilishda bir qator qarama-qarshi fikr maktablari mavjud. Tafsirga oid bu qarashlar kvant mexanikasi kabi asosiy masalalarda turlicha deterministik yoki stoxastik, kvant mexanikasining qaysi elementlarini haqiqiy deb hisoblash mumkin va tabiati nimadan iborat o'lchov, boshqa masalalar qatorida.

Taxminan asrlik munozaralar va tajribalarga qaramay, fiziklar va hali ham kelishuvga erishilmagan fizika faylasuflari qaysi talqin haqiqatni eng yaxshi "ifodalaydi"

Kabi kvant nazariyotchilari atamalarining ta'rifi to'lqin funktsiyalari va matritsa mexanikasi, ko'plab bosqichlardan o'tdi. Masalan; misol uchun, Ervin Shredinger dastlab elektronning to'lqin funktsiyasini uning zaryad zichligi kosmosga surtilgan deb qaragan, ammo Maks Born to'lqin funktsiyasining mutlaq kvadrat qiymatini elektronniki sifatida qayta talqin qildi ehtimollik zichligi kosmosda taqsimlangan.

Kabi bir qancha kvant mexanikasining dastlabki kashshoflarining qarashlari Nil Bor va Verner Geyzenberg, ko'pincha "sifatida birlashtiriladiKopengagen talqini", ammo fiziklar va fizika tarixchilari ushbu terminologiya shu qadar belgilangan qarashlar orasidagi farqlarni yashiradi, deb ta'kidlashgan.[3][4] Kopengagen tipidagi g'oyalar hech qachon universal tarzda qabul qilinmagan va Kopengagen pravoslavligi bilan bog'liq muammolar 1950-yillarda 50-yillarda ko'proq e'tibor qozongan uchuvchi to'lqinlarning talqini ning Devid Bom va ko'p olamlarning talqini ning Xyu Everett III.[3][5][6]

Bundan tashqari, qat'iy formalistik pozitsiya, beparvolik bilan talqin qilish, bir kun kelib talqinlarni bir-biridan ajratib turadigan tajribalar uchun takliflar bilan, masalan, A.I. ong[7] yoki orqali kvant hisoblash.[8][birlamchi bo'lmagan manba kerak]

Fizik N. Devid Mermin bir marta kinoya qilib: "Har yili yangi talqinlar paydo bo'ladi. Hech kim yo'qolib qolmaydi".[9] 1990-2000-yillarda asosiy qarashni rivojlantirish bo'yicha taxminiy qo'llanma sifatida Shlosshauer va boshqalarning so'rovida fikrlarning "oniy tasviri" to'plandi. 2011 yil iyul oyida bo'lib o'tgan "Kvant fizikasi va haqiqat tabiati" konferentsiyasida.[10]Mualliflar shu kabi norasmiy so'rovnomaga murojaat qilishadi Maks Tegmark 1997 yil avgustda bo'lib o'tgan "Kvant nazariyasining asosiy muammolari" konferentsiyasida. Mualliflarning asosiy xulosasi shuki, " Kopengagen talqini hali ham hukmronlik qilmoqda ", so'rovnomalarida eng ko'p ovoz olgan (42%), bundan tashqari, dunyoviy talqinlar:

"Kopengagen talqini bu erda hali ham hukmronlik qilmoqda, ayniqsa, biz uni intellektual avlodlar bilan birlashtirsak. axborotga asoslangan talqinlar va Kvant-Bayesian sharhlash. Tegmark so'rovnomasida Everett talqini 17% ovoz oldi, bu bizning so'rovnomamizdagi ovozlar soniga (18%) o'xshash ".

Tabiat

Ko'proq yoki kamroq, kvant mexanikasining barcha talqinlari ikkita xususiyatga ega:

Ular a rasmiyatchilik- dastlabki shartlarni kiritish orqali bashorat qilish uchun tenglamalar va printsiplar to'plami

Ular a fenomenologiya- kuzatuvlar to'plami, shu jumladan, empirik tadqiqotlar natijasida va norasmiy ravishda o'tkazilgan kuzatuvlar, masalan, odamlarning aniq dunyoni boshdan kechirishi

Tafsirlarda ikkita fazilat farq qiladi:

Ontologiya- toifalar va sub'ektlar kabi narsalar haqida da'volar, mavjud dunyoda

Epistemologiya- tegishli imkoniyat, ko'lam va vositalar to'g'risida da'volar bilim dunyo

Yilda fan falsafasi, bilimlarni haqiqatga nisbatan farqlashi deyiladi epistemik ga qarshi ontik. Umumiy qonun - bu muntazamlik natijalar (epistemik), ammo sabab mexanizmi bo'lishi mumkin tartibga solish natijalar (ontic). A hodisa talqinni ontik yoki epistemik qabul qilishi mumkin. Masalan; misol uchun, noaniqlik insonni kuzatish va idrok etishning cheklanganligi (epistemik) bilan bog'liq bo'lishi yoki mavjud bo'lgan mavjud deb tushuntirilishi mumkin. balki koinotda kodlangan (ontik). Epistemikani ontika bilan chalkashtirib yuborish, masalan, agar umumiy qonun natijalarni "boshqaradi" deb taxmin qilish kerak bo'lsa va qonuniylik bayoni sabab mexanizmiga ega bo'lsa - bu toifadagi xato.

Keng ma'noda ilmiy nazariyani taklif sifatida ko'rib chiqish mumkin ilmiy realizm- tabiiy dunyoning taxminan haqiqiy ta'rifi yoki izohi - yoki antirealizm bilan qabul qilinishi mumkin. Realistik pozitsiya epistemik va ontikni izlaydi, antirealist pozitsiya epistemikni qidiradi, ammo ontikni emas. 20-asrning birinchi yarmida antirealizm asosan edi mantiqiy pozitivizm, haqiqatning kuzatilmaydigan tomonlarini ilmiy nazariyadan chiqarib tashlashga intildi.

1950-yillardan boshlab antirealizm odatda kamtarroq bo'ladi instrumentalizm, kuzatib bo'lmaydigan jihatlar haqida gaplashishga ruxsat berish, lekin oxir-oqibat realizm haqidagi savoldan voz kechish va ilmiy nazariyani odamlarga bashorat qilishda emas, balki bashorat qilishda yordam beradigan vosita sifatida ko'rsatish metafizik dunyoni anglash. Instrumentalistlar fikri taniqli kotirovka bilan olib boriladi Devid Mermin, "O'chiring va hisoblang", ko'pincha noto'g'ri biriktirilgan Richard Feynman.[11]

Kontseptual muammolarni hal qilishning boshqa yondashuvlari yangi matematik rasmiyatchilikni keltirib chiqaradi va shu sababli ularning sharhlari bilan muqobil nazariyalarni taklif qiladi. Misol Bogmiy mexanikasi, uning uchta standart rasmiyatchilik bilan empirik ekvivalenti -Shredinger"s to'lqin mexanikasi, Geyzenberg"s matritsa mexanikasiva Feynman"s ajralmas formalizm yo'li- namoyish etildi.

Diffuziyanatijasidachegarayaqinidagin - sohadaelektronlar

konsentratsiyasiqo‘zg‘almasmusbat donor ionlarikonsentratsiyasidan

kamayadivabuqatlammusbatzaryadlanaboshlaydi. Birvaqtning

o‘zidachegaradoshp - sohadakovaklarkonsentratsiyasi ham qo‘zg‘

almasmanfiyakseptorionlarikonsentratsiyasidankamayadivabu

qatlammanfiyzaryadolaboshlaydi (2.1a-rasm). Natijada, chegaradan

ikkitomondaqo‘shelektrqatlamhosilboiadi. Rasmdamusbatva

manfiyishoralarbilanbelgilangandoirachalarmosravishda donor va

akseptorkiritmalarionlarinitasvirlaydi. Hosilbo‘lganqo‘shelektr

qatlamip-n o'tish deb ataladi. Ushbuqatlamdaharakatchanzaryad

tashuvchilarbo‘lmaydi. Shuninguchununingsolishtirmaqarshiligip -

van - sohalamikiganisbatanjudayuqoribo‘ladi. Adabiyotlardabu

qatlamkambag‘allashganyokii-sohadeb ataladi.

p - van - sohalarchegarasidanikkitomondajoylashganhajmiy

zaryadmusbatvamanfiyishoragaegabo‘Iganisabablip-n o‘tish

sohasidakuchlanganligiЁbo‘lganichkielektrmaydonhosilqiladi.

Ushbumaydonqo‘shelektrzaryadsohasigakirganasosiyzaiyad

tashuvchilaruchuntormozlovchita’sirqilib, ulamingp-n o‘tishorqali

qo‘shnisohagao‘tishigaqarshilikko'rsatadi. Potensialningp-n o‘tish

yuzasigaperpendikularbo‘lgan X yo‘nalishdao'zgarishi 2.1b-rasmda

ko‘rsatilgan. Bu yerdap - van - sohalarchegarasidagipotensialnol

potensialgateng deb qabulqilingan.

funksiyasi

hamdazaryadtashuvchilamingzonalarbo‘yichataqsimlanishi

bilanbirgalikda 2.1 d-rasmdako'rsatilgan.

p-no‘tishdavoltlardaifodalangankontaktpotensiallarfarqi

gatengbo‘lganpotensialto‘siqyokikontaktpotensiallarfarqi

hosilbo‘lishi 2.1b-rasmdan ko‘rinibturibdi. Ukqiymatiyarimo‘tkazgich

taqiqlanganzonakengligivakiritmalarkonsentratsiyasigabog‘liq

bo‘lib, quyidagiifodabilanhisoblanadi

Odatdagermaniylip-n o‘tishlaruchunkontaktpotensiallarfarqi

Vni, kremniylilaruchunesa - 0,7V nitashkiletadi.

p-no‘tishnihosilqiluvchiNdvaNakiritmalarkonsentratsiyasi

texnoiogikchegaradazinasimono‘zgarsakeskin p-n o'tishyuzaga

keladi. Uningkengligil0 nafaqatkiritmalarkonsentratsiyasiga, balkio‘tishdagikonsentratsiyaningo‘zgarishqonuniyatigabog‘liqbo‘lib,quyidagiifodabo‘yichatopiladi.

vamikrometmingo‘nlarchaulushidanbirnechamikrometrgacha

bo‘lganqiymatlarnitashkiletadi. Demak, tor p-n o‘tishhosilqilish

uchunyarimo‘tkazgichgayuqorikonsentratsiyalikiritmalarkiritish,

kengp-n o‘tishhosilqilishuchunesakiritmalarkonsentratsiyasikichik

bo‘lishikerak.

Bu yerda, q - elektronzaryadi, - elektrdoimiysi, - yarimo‘tkazgichningnisbiyelektrdoimiysi.

2. Nomuvozanatholatdap-n o‘tish

p-no’tishtoklari. Elektronvakovakningo‘rtachaissiqlik

energiyasiyarimo‘tkazgichtemperaturasibilanbelgilanadivakTga

teng, k— Bolsmandoimiysi, T - absoluttemperatura. Yarimo‘tkazgichdagi

harbirzarraenergiyasio‘rtachaenergiyadanfarqqiladi. Aynimagan

n -yarimo‘tkazgichdaenergiyasiWtdankichikboimaganelektronlar

konsentratsiyasiBolsmantaqsimotigabinoanquyidagiifoda

bilananiqlanadi:

Undanyuqorienergiyalizarrachalarsonieksponensialravishdakeskin

kamayishiko‘rinibturibdi. Bu yerdann— asosiyzaryadtashuvchilaming

konsentratsiyasi. Shungao‘xshashifodakovaklarnienergiyalarbo'yicha

taqsimlanishinibelgilaydi.

p –van - yarimo‘tkazgichlarkontaktgakeltirilgandaenergiyasi

yuqoribo'lganzaryadtashuvchilar p-n o‘tishorqaliqo‘shni

sohalargadiffuziyalanishhisobigap-n o‘tishningelektrmaydoniga

teskariyo‘nalishdasiljiydilar. Natijadadiffuziyatoki IDIFhosilbo‘ladi.

Asosiyzaryadtashuchilamingp-n o‘tishorqalidiffuziyalanishibilanbir

vaqtdanoasosiyzaryadtashuvchilamingp-n o‘tishmaydoniyo‘nalishida

siljishiboshlanadi. Bu maydonnoasosiyzaryadtashuvchilarga

tezlatuvchita’sirko‘rsatib, dreyftokinihosilqiladi. p-no‘tishgaelektr

kuchlanishberilmagandatermodinamikmuvozanatyuzagakeladi, ya’ni

diffuziyavadreyftoklariabsolutqiymatlaritengbo‘ladi. Diffuziyava

dreyftoklariqarama-qarshitomonlargayo‘nalganboiganisabablip-n

o‘tishorqalitokoqmaydi, ya’nimakroskopikzaryadtashishamalga

oshmaydi (1d-rasm).

p-nо ‘tishningto‘g ‘riulanishi. Agar p-n o‘tishgatashqikuchlanish

U0berilsa, muvozanatbuziladivaundantokoqibo‘taboshlaydi.

Kuchlanishmanbainingmusbatqutbip - sohaga, manfiyqutbiesan -

sohagaulansa, p-n o‘tishto‘g ‘riulanganyokito‘g ‘risiljitilgandeb

ataladi