Egzamino medžiaga (trumpas konspektas)

– 6 –~ ix~ ix2( x) A2e B2e;(9.38)~ ikx ~ ikx3( x) A3e B3e;(9.39)~ ~ ~~ ~ ~Koeficientai A1, A2ir A3nusako teigiamąja Ox ašies kryptimi sklindančių bangų amplitudes, B1, B2ir B3-atsispindėjusiųjų. Koeficientas B ~ 30 , nes trečioje srityje de Broilio banga atsispindėti neturi nuo ko. Funkcijos ψ 1 ir ψ 3 yraharmoninės, o ψ 2 - eksponentė. Jos pavaizduotos 6 pav., b.Potencialo barjerą praėjusios de Broilio bangos ir į jį kritusios bangos amplitudžių modulių kvadratų santykisvadinamas potencialo barjero skaidriu:~ 2A3D ~ . (9.40)AJis apibūdina dalelės prasiskverbimo pro potencialo barjerą tikimybę. Stačiakampio potencialo barjero skaidrisišreiškiamas formule:D e.(9.41)Pagal klasikinę fiziką dalelė, kurios energija WW p0 , pro potencialo barjerą prasiskverbti negali. Priešingu atvejubarjero srityje jos energija turėtų būti didesnė už turėtą pilnutinę energiją, o tam prieštarauja energijos tvermės dėsnis. Todėlmažos energijos mikrodalelės prasiskverbimas pro potencialo barjerą yra grynai kvantinis reiškinys, vadinamas tuneliniuefektu. Kvantinės mechanikos požiūriu link barjero judanti dalelė turi apibrėžtus energiją ir judesio kiekį. Barjero srityje dalelęveikia jėgų laukas ir jos energija tampa neapibrėžta. Kai barjeras labai siauras, sąveikos laikas labai trumpas. Iš Heizenbergonelygybės energijai ir laikui W seka, kad energijos neapibrėžtumas gali pasidaryti barjero aukščio eilės ir dalelė barjerąįveiks.Tuneliniu efektu pagrįsta šaltoji arba autoelektroninė emisija, kai kurie puslaidininkių pn sandūros reiškiniai,skenuojančio tunelinio mikroskopo veikimas (7 pav.)Skenuojantis tunelinis mikroskopas buvo sukurtas 1982 m.(Binning, Rohrer, Gerber ir Weibel iš IBM). Mikroskopo veikimoprincipas – paviršiaus skenavimas plonu zondu, kuris sąveikauja supaviršiumi. Bandinys pjezomechanika yra judinamas x ir y kryptimishorizontalioje plokštumoje taip, kad mikroskopo zondas po eilutęnuskenuotų tiriamą bandinio sritį. Mikroskopo zondas sąveikauja subandiniu (sąveikos tipas priklauso nuo mikroskopo tipo). Valdymoelektronika pagal iš detektoriaus gaunamą signalą valdo zondo z ašiespostūmį (taip pat pjezomechanika), tokiu būdu palaikomas grįžtamasisryšys tarp detektoriaus signalo ir zondo atstumo nuo paviršiaus, zondasseka bandinio paviršių. Kompiuterio apdorotas signalas paverčiamas bandinio topografiniu ar kitų savybių vaizdu. Galimas irdarbo režimas be grįžtamojo ryšio tarp detektoriaus signalo ir zondo z postūmio mechanizmo. Tokiu atveju detektoriaussignalo priklausomybė nuo x ir y ir yra matuojamas dydis (topografija ar kita savybė). Šiuo atveju mažiau triukšmų, vėlinimoir t. t. gaunama iš valdymo elektronikos, bet dažniausiai zondas su paviršiumi sąveikauja labai mažu atstumu (iki keleto Å),todėl negalimi didesni paviršiaus nelygumai. Visiems mikroskopams būtina gera vibracijos izoliacija.Tunelinių mikroskopų zondas – smailas metalinis kūgis, dažniausiai smailėjantis iki vieno atomo smaigalyje. Zondaidažniausiai gaminami iš volframo iš pradžių tempiant ploną volframo vielą, po to chemiškai ėsdinant jos galą. Gautas ganasmailas zondas (su keleto nm spindulio smaigaliu) patalpinamas stipriame elektriname lauke ir kaitinamas. Paviršiniaivolframo atomai aukštoje temperatūroje gali migruoti paviršiumi, o elektrinis laukas juos „tempia“ link smaigalio. Tokiu būdudalis zondų nusmailėja iki vieno atomo smaigalyje. Priartėjus tokiam zondui prie laidaus paviršiaus ir tarp zondo ir paviršiausesant potencialų skirtumui, elektronai ima tuneliuoti iš zondo į paviršių arba atvirkščiai – teka tunelinė srovė. Darbinisatstumas tarp zondo ir paviršiaus dažniausiai yra apie 1 Å (10 -10 m). Tunelinio mikroskopo adatos pastūmos valdymomechanizmas yra valdomas taip, kad tunelinė srovė tarp bandinio paviršiaus ir zondo išliktų pastovi zondui judant išilgaipaviršiaus. Taigi, zondas, skenuodamas paviršių, atkartoja jo reljefą. Duomenys registruojami kompiuteriu, atomine skiriamąjageba išmatuojamas bandinio paviršiaus reljefas. Šių mikroskopų privalumas – didžiausia iš visų mikroskopų skiriamoji geba(apie 0,1 Ǻ horizontali ir 0,01 Å vertikali), trūkumas – mikroskopo darbinė dalis yra vakuume, be to galima tirti tik laidininkusarba puslaidininkius (taip pat ir šiek tiek laidžius biologinius objektus).12 2m[W p 0W] l10. Atomo fizikos pagrindai10.1. Atomo modeliaiSenųjų graikų ir romėnų filosofų pažiūrą, kad medžiaga sudaryta iš mažų dalelių – atomų – XVIII a. atgaivinoLavuazje, Daltonas, Lomonosovas ir kiti chemikai bei fizikai. XX a. pradžioje anglų fizikas Dž.Tomsonas pasiūlė pirmąjįatomo modelį. Pagal jį atomas yra tolygiai teigiamuoju krūviu užpildyta sfera, kurios viduje plauko neigiamosioselektringosios dalelės – elektronai. Sferos teigiamasis krūvis lygus bendram elektronų neigiamajam krūviui, todėl atomaselektriškai neutralus. Tarp atomo krūvių veikiančios Kulono jėgos yra pusiausviros. Kai pašalinės jėgos išveda kuri norselektroną iš pusiausvyros, pradeda veikti atstatančioji jėga – elektronas virpa ir skleidžia elektromagnetines bangas.Tomsono modelį iš pagrindų pakeitė Rezerfordo branduolinis atomo modelis. Rezerfordo modelis rėmėsi 1909 – 1911m. kartu su Geigeriu ir Mordsenu atliktais bandymais. Jie stebėjo, kaip išsisklaido α dalelės, besiskverbdamos pro sunkiųjųelementų (aukso, sidabro) folijas. Dauguma α dalelių išsisklaido tik 2º ÷ 3º kampais ir tik maža dalis (apie 0,01%) nukrypsta