қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
566
567
қабаттас өтеді. Өткізгіштік электрондар және кемтіктер жартылай өткізгіштердегі
з а р я д т а с у ш ы л а р болып табылады.
Аморфты денелерде қатаң тыйым салынған энергетикалық зоналар жоқ сияқ-
ты, бірақ квазитыйым салынған аймақтар бар, бұл аймақта рұқсат етілген зона-
ларға қарағанда күйлер тығыздығы едәуір аз. Аморфты денелерде зоналық
құрылымның аналогының сәйкестікте болуы Ферми деңгейінің қайда орна-
ласқанына тәуелді түрде олардың
металдарға, диэлектриктерге және жар-
тылайөткізгіштерге бөлінуін түсіндіреді. Аморфты жартылайөткізгіштер барын-
ша егжей-тегжейлі зерттелген.
Жеткілікті жоғары температуралар кезінде қатты денелердің барлығы
диамагнитті немесе парамагнитті болады. Температура төмендегенде кейбір
парамагнетиктер (диэлектриктер және ауыспалы металдар) Кюри нүктесінде (Т
с
)
сыртқы өріс жоқ кезде атомдардың магниттік моменттері реттеліп бағдарланған
ферро-
, немесе антиферромагнетик күйге ауысады. Ауыспайтын металдар, әдетте,
Т=0 болғанша парамагниттік күйде болады. Магниттік моменттерді бағыттаушы
реттеуіш күштердің атомаралық электрондардың арасындағы электрстатикалық
өзараәсерлесудің пайда болуына қарамастан кванттық шығу тегі болады.
Қатты денелер физикасының осы заманғы кванттық түсініктері бойынша
олар аса көп бөлшектерден (1 см
3
көлемде ~10
22
бөлшек болатын) құралған
конденсацияланған жүйе болып табылады. Бұл жүйе ХХ ғасырдың басы-
нан бастап қалыптаса бастаған. Кристалдық қатты денелердің қасиеттерін
зерттеу к в а з и б ө л ш е к т е р көзқарасынан басталған. Кристалдың қозған
күйінің энергиясын негізгі күй маңындағы жекелеген квазибөлшектердің
энергияларының қосындысы түрінде көз алдымызға елестетуімізге болады. Осы
жайт к ва з и б ө л ш е кт е р « г а з ы » ұ ғ ы м ы н енгізуге және қатты денелердің
жылулық, магниттік, т.б. қасиеттерін зерттеу үшін газдардың кинетикалық
теориясының әдістерін қолдануға мүмкіндік берді.
Қатты денелердің макроскопиялық бөлшектерден құралған физикалық нысан
(объект) ретіндегі өзіне тән бірнеше сипатын атап өтейік.
1) Атомдар, молекулалар және иондар қатты денелердің құрылымдық бірліктері
болып табылады. Бұлардың арасындағы өзараәсерлесу энергиясы, құрылымдық
бөлшектерді қиратуға жұмсалатын энергиямен салыстырғанда аз. Өзараәсерлесу
энергиясы әлгі бөлшектердің жылулық қозғалысының энергиясынан да аз, яғни
қатты денелер күшті әсерлесуші бөлшектер жүйесі.
2) Классикалық заңдар бойынша бөлшектердің жылулық қозғалысының
энергиясы ~kТ. Жоғары температура кезіндегі қатты дененің энергиясы
ࣟ
≈3ΝkТ
қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
566
567
(мұндағы
Ν – бөлшектер саны). Қатты дененің температурасы төмендегенде
дененің энергиясы тез кемиді (азаяды). Бұл жайт қатты денелердің энергетикалық
спектрінің дискретті (кванттық) сипаты Т→0 К (температура нөлге ұмтылғанда)
қозғалыстардың «қатуына» әкеп соқтырады. Деңгейлер арасындағы айырым
қаншалықты үлкен болса, қозғалысқа сәйкес келетін жоғары температура да
соншалықты «қататын» болады. Осының салдарынан қатты денелердегі әралуан
қозғалыстар әртүрлі температураларда маңызды болады.
3) Қатты денелерді құраушы бөлшектер арасында әсер етуші әрқилы күштер
кристалдардағы белгілі бір жағдайлар кезінде газдардың, сұйықтардың және
плазманың қасиеттерінің пайда болуына әкеп соқтырады. Мысалы,
металды
электрондық сұйыққа матырылған иондық қаңқа ретінде қарастыруға бола-
ды; Т>>
Т
с
(температура Кюри температурасынан артық болғанда) болған кезде фер-
ромагнетик өзін магниттік тілдің газы ретінде (қатты парамагнетиктің
магниттік
алғырлығы газ тәрізді температуралық тәуелділікте болады); жоғары жиілікті
электрмагниттік өрістің әсерінен металдардың және жартылайөткізгіштердің
электрондық газы плазма тәрізді болады.
4) Қатты денелердің атомдық бөлшектерінің қозғалыстары саналуан, осы
саналуандық қатты денелердің қасиеттерінің әрқилы болуына себепші болған.
Атомдық бөлшектердің массаларының әрқилылығының маңызы бар. Себебі,
иондар электрондардан мыңдаған есе ауыр, қатты денелердегі иондардың қозға-
лыс жылдамдықтары электрондардың жылдамдықтарымен салыстырғанда аз.
5) Қатты денелердегі атомдық бөлшектердің бүкіл қозғалысын төрт типке
топтауға болады. a) Атомдардың меншікті немесе өзге текті диффузиялары. б)
Ерекше жағдайларда, мысалы, қысым түскен қатты гелийде (Н
е
) атомдардың тепе-
теңдігі бір қалыптан екінші қалыпқа
туннелдік «сүзілуі» мүмкін.
в) Қатты дене-
лерде атомдық масштабтағы бөлшектердің
ортақтастырылған қозғалыстары бо-
лады, мысалы, кристалдық торлардың тербелістері. Қарапайым қозғалыс – белгілі
бір толқындық векторлық және оған сәйкес жиілікті толқын. г) Көптеген металдар
төменгі температуралар кезінде (Т=0 К температура маңында) асқынөткізгіштік
күйге ауысады. Электрондар асқынөткізгіштерде өзінің
табиғаты бойынша
кванттық, бірақ масштабы бойынша макроскоптық қозғалыс жасайды.
6) Қатты денелердің әртүрлі құбылыстарын және қасиеттерін сипаттау
үшін квазибөлшектердің кванттық газдары туралы түсінік пайдаланылған.
Мысалы, кристалдық торлардың атомдарының жылулық қозғалысы фонон-
дар газы, электрөткізгіштік –
өткізгіштік электрондар газы және
кемтіктер
арқылы сипатталады. Металдардың және жартылайөткізгіштердің
электрлік
