Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Термоядерный синтез
Текущие и будущие, земные и фундаментальные проблемы "звездного" реактора.
Строительство термоядерного реактора, проект которого под названием "токамак" предложили еще в прошлом веке ученые Тамм Игорь Евгеньевич и Сахаров Андрей Дмитриевич, потребовало дополнительного финансирования в 2010 году. Но парламент Европы не согласен поддержать проэкт. Далее...

Термоядерный синтез

баллистические фононы

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ФОНОНЫ - неравновесные акустич. фононы ,распространяющиеся в кристалле без рассеяния. Баллистич. распространение нарушается рассеянием на статич. дефектах кристаллич. решётки и свободных носителях заряда, а также фонон-фононным рассеянием. Сечения этих процессов растут с ростом частоты w фонона, поэтому баллистич. распространение имеет место только для фононов достаточно низких частот в совершенных кристаллах диэлектриков и полупроводников при достаточно низкой темп-ре T образца. При типичных расстояниях между излучателем и приёмником R=0,1-1 см Б.ф. с 111999-225.jpg Гц можно наблюдать при 111999-226.jpgК.

Обычный источник Б. ф.- металлич. плёнка (толщиной 111999-227.jpg и площадью 111999-228.jpg0,1 мм2), напыленная на одну из граней образца и нагреваемая до темп-ры111999-229.jpg импульсом тока или лазерного излучения (длительностью 111999-230.jpg0,1 мкс). Плёнка инжектирует в кристалл фононы с широким спектром частот, соответствующим Планка закону излучения с темп-рой 111999-231.jpg; угловое распределение инжектир. фононов близко к изотропному. Простейшим детектором фононов служит болометр - плёнка примерно таких же размеров, как излучатель, напыленная на др. грань образца; отклик болометра обусловлен изменением его сопротивления при нагреве за счёт поглощения фононов.

Измеряя времена прихода, можно получить информацию о законе дисперсии 111999-232.jpg фононов в диапазоне 1011- 1012 Гц, к-рый недоступен для УЗ-методов (ограниченных частотами [10 ГГц) и в к-ром нейтронные измерения (см. Неупругое рассеяние нейтронов)имеют малую точность из-за малой передачи импульса при рассеянии. Высота баллистич. пика пропорц. 111999-233.jpg, где l - длина свободного пробега фонона. По высоте пика можно судить об интенсивности рассеяния фононов каждой поляризации при фиксированном направлении q (т. к. l усреднена только по 111999-234.jpg). С помощью сверхпроводящего детектора, регистрирующего только фононы, поглощение к-рых. приводит к разрыву куперовских пар (т. е. с 111999-235.jpg), где 111999-236.jpg- энергетич. щель сверхпроводника), можно измерить 111999-237.jpg только при 111999-238.jpg, т. е. разделить фононы по частоте.

Анизотропия существенно усложняет картину баллистич. распространения. Из рис. видно, что даже в наиб. симметрич. направлении [001] распространяются не только фононы с 111999-242.jpg [001], но и медленные ST фононы [от англ. slow, для к-рых q лежит в плоскости (011)]. Такие же ST фононы есть в плоскости (001)

111999-239.jpg

Сечение многолистной поверхности 111999-240.jpg плоскостью (011) в кубическом кристалле. Видна изолированная поверхность, соответствующая L фононам, и 2 взаимно пересекающиеся поверхности, отвечающие T фононам. На них раздельно помечены листы, соответствующие фононам малой (ST) и большой (FT)фазовым скоростям 111999-241.jpg

. С учётом симметрии, т. о., оказывается, что 111999-243.jpg [001] в 10 точках q: в 1 точке на листе L, в 1 точке касания листов FT (от англ. Fast - быстрый) и ST и в 8 точках на листе ST. Среди этих групповых скоростей 4 разные, так что если 111999-244.jpg [001], то детектор должен зафиксировать 4 импульса - 1 продольный и 3 близких по времени прихода поперечных. Если быстрые FT фононы, инжектированные точечным излучателем, распределены по направлениям q изотропно, то их скорости 111999-245.jpg группируются около направлений [001] и [011], а около направлений [111] есть области телесных углов, внутрь к-рых групповые скорости вообще не попадают. Это значит, что поток энергии FT фононов будет концентрирован вдоль [001] и [011] (фононная фокусировка) и будет равен О в конусах с осями 111999-246.jpg[111] (внутр. коническая рефракция).

Лит.: Физика фононов больших энергий, пер. с англ., M., 1976; Bron W. E., Spectroscopy of high-frequency phonons, "Repts Prog. Phys.", 1980, v. 43, p. 301; Narayanamurti V., Phonon optics and phonon propadation in semiconductor, "Science", 1981, v. 213, p. 717. И. Б. Левинсон.

  Предметный указатель