WŁODZIMIERZ WOJAS, JÓZEF WOJAS 1. Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra Zastosowań Matematyki, Warszawa, ul. Nowoursynowska 159
|
|
- Szymon Kaczor
- 7 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 BIULETYN WAT VOL. LVIII, NR 2, 2009 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych i ich zależność od warunków zewnętrznych. Część II: Główne metody pomiarów fizycznych parametrów powierzchniowych WŁODZIMIERZ WOJAS, JÓZEF WOJAS 1 Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra Zastosowań Matematyki, Warszawa, ul. Nowoursynowska Warszawa, Al. Przyjaciół 1 m. 4 Streszczenie. Przedstawiono metody pomiarowe parametrów powierzchniowych. Określono kontaktową różnicę potencjałów i pracę wyjścia. Określono zależności między tymi wielkościami. Omówiono metody pomiaru bezwzględnej wartości pracy wyjścia i sposoby jego przeprowadzenia. Podano i omówiono metody pomiaru względnej wartości pracy wyjścia. Pracę zakończono przykładami pomiarów i obliczeń omawianych (dyskutowanych) wielkości fizycznych powierzchni. Słowa kluczowe: kontaktowa różnica potencjałów, praca wyjścia, metody pomiarowe Symbole UKD: Wprowadzenie W publikacjach naukowych traktujących o potencjale kontaktowym, emisji termicznej elektronów, fotoelektryczności i o zagadnieniach związanych z wymienionymi pojęciami, można znaleźć pewną liczbę różnych definicji pracy wyjścia. Jest to częściowo spowodowane faktem, że wielkości otrzymywane doświadczalnie, a nazywane pracami wyjścia, nie zawsze odpowiadają dokładnie teoretycznym wielkościom o tej znanej nazwie, ponieważ do teorii zjawisk kontaktowych i emisji można podejść na dwa różne sposoby. W pierwszym wykorzystuje się kwantowe modele stanów zajętych przez elektrony w warstwach przypowierzchniowych i na powierzchniach styku kryształów z otoczeniem oraz uwzględnia się statystyczny
2 392 W. Wojas, J. Wojas charakter procesów elektronowych. W drugim sposobie parametry elektronowe warstw przypowierzchniowych ujmuje się fenomenologicznie, a teoria jest oparta na prawach termodynamiki. Ten drugi jest bezpieczniejszy w tym sensie, że jest oparty na bardzo ogólnych prawach o sprawdzonej słuszności. Wiele metod wyznaczania pracy wyjścia φ opiera się na pomiarach różnicy potencjałów kontaktowych stanowiącej napięcie kontaktowe U K między powierzchnią dwóch przewodników. Znając pracę wyjścia φ dla jednego z przewodników, możemy przez pomiar napięcia kontaktowego U K wyznaczyć pracę wyjścia φ z drugiego przewodnika. U K = φ 1 φ 2 (1) Wartość pracy wyjścia otrzymana za pomocą pomiaru może w znacznym stopniu zależeć od samej techniki pomiarowej, jak również od ewentualnej obecności obcych atomów lub cząsteczek innej substancji na powierzchni danego kryształu. Pomiary potencjału kontaktowego Sposoby wykrycia i pomiaru potencjału kontaktowego można podzielić na dwie klasy. Pierwsza to elektrostatyczna, a jej szerokim przedstawicielem jest metoda zerowa Kelvina. W drugiej klasie potencjał kontaktowy jest badany poprzez jego wpływ na strumienie elektronów o odpowiednio niskiej energii, poruszających się w próżni na zewnątrz metali. Elektrony mogą wylatywać na skutek emisji termicznej lub fotoelektrycznej, lub z odpowiedniego działa elektronowego. Jest to metoda pola hamującego. Metoda Kelvina Metodę tę wyjaśnia rysunek 1, na którym oznaczono prze U p różnicę potencjału poprzez przerwę P między punktami tuż na zewnątrz metali 1 i 2. Jeżeli metale te są połączone w A, wtedy U p = V 12. Jeżeli do tego złączenia włączy się baterię o napięciu U b, to U p = V 12 + U b, a jeżeli U b jest równe V 12 i włączone w odpowiedni sposób w obwód, to U p = 0. Metoda Kelvina polega więc na zmienianiu napięcia baterii U b przy pomocy potencjometru do czasu, kiedy U p wyniesie 0; wartość U b jest wtedy równa żądanemu potencjałowi kontaktowemu V 12. Metoda wyszukiwania warunku krytycznego, tzn. gdy U p = 0 jest zilustrowana na rysunku 1a i b.
3 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 393 P 1 2 A a) W U b 1 2 P U b b) Rys. 1. Metoda Kelvina Metoda pola hamującego Następną ważną metodą stała się metoda potencjału hamującego emitowane elektrony. Aby zilustrować tę metodę, załóżmy najpierw, że elektrony są emitowane efektom fotoelektrycznym z płyty E do próżni, a zbierane przez płytę będącą kolektorem K 1 (rys. 2a). Galwanometr G rejestruje prąd, a U b jest tu napięciem, którego ujemny potencjał przykłada się do kolektora K 1. Elektrony te są poddane całkowitej różnicy potencjałów U K1 = U b + U K1E, która określa prąd. Zmieniając kolektor na K 2, mamy U K2 = U b + U K2E. K 2 E K G U b U b a) b) Rys. 2. Metoda potencjału hamującego U b Jeżeli wykreśli się prąd w zależności od U b dla każdego z dwu kolektorów, to uzyskuje się krzywe pokazane na rysunku 2d. Poziome przesunięcie między tymi krzywymi wynosi V 12. Tak musi być, ponieważ dla każdego prądu U K1 musi być równe U K2, to jest U b1 + U K1E = U b2 + U K2E lub U K1E U K2E = U b2 U b1 = ΔU b. Z tego widać, że ΔU b = U K1E U K2E i jak wynika z równań qv 12 = φ 1 φ 2 oraz V 12 + V 23 + V V nl = 0 (patrz rys. 3) jest równe V 12, czyli ΔU b = V 12 [1, 2].
4 394 W. Wojas, J. Wojas V 34 V 15 V V 12 Rys. 3. Rząd sześciu substancji przewodzących Metoda ta polega na hamowaniu elektronów w polu elektrycznym wytwarzanym przez napięcie zewnętrzne podawane potencjometrycznie między kolektor i emiter znajdujące się w kondensatorze próżniowym. Emiterem jest badana próbka, a zewnętrzna okładka kolektorem. Między emiterem a kolektorem występuje kontaktowa różnica potencjałów, która przeciwdziała docieraniu wszystkich elektronów do kolektora. Dopiero przykładając na kolektor potencjał równy V s (potencjał nasycenia), kompensujemy tę różnicę potencjałów kontaktowych i pole między emiterem a kolektorem równe jest wtedy zeru. Zatem dla każdego napięcia mniejszego od V s pole elektryczne E staje się hamujące. Inaczej mówiąc, maksymalna energia wyemitowanych elektronów m v to różnica potencjałów V 1 2 max s V 0 pomnożona przez 2 ładunek elektronu q, gdzie V 0 to potencjał zahamowania najszybszych elektronów (czyli potencjał, przy którym żaden elektron nie dolatuje już do kolektora). W metodach pomiaru pracy wyjścia i rozkładu energii kinetycznej fotoelektronów, najdokładniejsza jest metoda pola hamującego w kondensatorze płaskim lub kulistym. Kondensatory płaskie lub kuliste pełnią tu rolę układów pomiarowych. Kontaktowa różnica potencjałów i jej pomiary Ogólny spadek makropotencjału między substancjami elektrycznie połączonego metalu i półprzewodnika jest określany jako różnica potencjałów kontaktowych i jest dany przez różnicę prac wyjścia φ 1 φ 2, a różnica ta jest właśnie kontaktową różnicą potencjałów eu 12 [3]. Różnica potencjałów kontaktowych między metalami lub metalem i półprzewodnikiem, jak również między półprzewodnikami jest zjawiskiem ściśle powiązanym z istnieniem pracy wyjścia elektronu. Jeżeli 2 metale oznaczone przez 1 i 2 są w kontakcie, a przez P 1 i P 2 oznaczymy punkty tuż na zewnątrz tych metali, to można stwierdzić, że różnią się one potencjałem elektrostatycznym, a z definicji różnica ta jest właśnie różnicą potencjałów kontaktowych U 12. Możemy zatem zapisać eu = ϕ ϕ. (2) Różnica potencjałów kontaktowych jest więc wytwarzana przez natychmiastowe przejście ładunku. Liczba przechodzących elektronów zależy od wielkości φ 1 i φ 2 [1].
5 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 395 Powszechnie używa się pomiarów kontaktowej różnicy potencjałów wraz z równaniem (1) w celu znalezienia nieznanego φ przy jednym znanym. W literaturze różnicę potencjałów kontaktowych oznacza się skrótowo przez CPD (Contact Potential Dofference). Zgodnie z jej definicją możemy napisać CPD = ϕ. m ϕs (3) Pomiar CPD pozwala wyznaczyć zmianę powierzchniowej bariery δv s (powodowaną wpływem czynników zewnętrznych). W przypadku silnego oświetlenia próbki zmiany CPD pozwalają również określić bezwzględną wartość powierzchniowej bariery potencjału V s [3]. Konsekwencją zmiany ładunku δq jest zmiana o δv s powierzchniowej bariery potencjału V s. Różnica δv s nazywana fotonapięciem powierzchniowym może być mierzona jako zmiana CPD. Zatem Δ CPD = qδv s (4) Najczęściej CPD mierzy się metodą drgającego kondensatora. W kondensatorze tym elektrodą wzorcową bywa kulka złota o średnicy 1 mm przymocowana do blaszki stalowej pobudzanej do drgań wibrujących umieszczonym nad nią elektromagnesem. Schemat ideowy do pomiaru CPD pokazuje rysunek 4. Napięcie połączone w szereg z CPD wykorzystywane jest do cechowania lub modulacji sygnału. Natomiast schemat blokowy układu do pomiaru CPD przedstawia rysunek 5. elektroda wzorcowa pó³przewodnik C = f(t) cpd R L obwód pomiarowy C L R s napiêcie cechuj¹ce Rys. 4. Schemat ideowy pomiaru kontaktowej różnicy potencjałów
6 396 W. Wojas, J. Wojas Ÿród³o œwiat³a przerywacz monochromator z podwójnym pryzmatem generator RC uk³ad do podwajania czêstoœci elektroda wzorcowa próbka napiêcie odniesienia przedwzmacniacz R we = nanowoltomierz typu LOCK-IN 3V samopis Rys. 5. Schemat blokowy układu do pomiaru kontaktowej różnicy potencjałów Praca wyjścia elektronu Praca wyjścia φ równa się różnicy między energią E a elektronu spoczywającego dostatecznie daleko od powierzchni a energią E 0 odpowiadającą poziomowi potencjału elektrochemicznego elektronów kryształu: φ = E a E 0. Pracę wyjścia definiujemy najczęściej w następujący sposób: praca wyjścia jest różnicą energii między elektronem w spoczynku (w maksimum bariery potencjalnej) w próżni tuż na zewnątrz kryształu a elektronem na poziomie Fermiego w krysztale. Wiele metod wyznaczania φ opiera się na pomiarach kontaktowej różnicy potencjałów (najczęściej metodą Kelvina), stanowiącej napięcie kontaktowe U K między powierzchniami dwóch stykających się (zetkniętych) przewodników. Znając pracę wyjścia φ dla jednego z przewodników, możemy przez pomiar napięcia kontaktowego U K wyznaczyć φ z drugiego przewodnika (rys. 4, 5). Powszechnie stosuje się fotoelektryczne metody wyznaczania φ. Jedne pole- 1 e m v = ω ϕ. Drugie opierają się na gają na pomiarze energii kinetycznej ( ) 2 max
7 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 397 badaniu zależności wydajności kwantowej Y od częstotliwości światła ν (jest to metoda Fowlera). Praca wyjścia zależy między innymi od struktury powierzchni, w szczególności od wskaźników Millera (hkl) ścianki monokryształu [4, 5]. Metody pomiaru bezwzględnej wartości pracy wyjścia Pomiar bezwzględnej wartości pracy wyjścia przeprowadza się metodami: termoemisji, fotoemisji i emisji polowej. Mierząc wartość prądu nasycenia I 0 (metodą prostych Schottky ego) dla kilku temperatur badanej powierzchni próbki, można z nachylenia prostej lni 0 /T 2 w funkcji 1/T otrzymać wartość pracy wyjścia. Jednak konieczność pomiaru prądu nasycenia prowadzi do obecności zewnętrznego pola elektrycznego E, a więc do efektu Schottky ego. Uwzględniając to, wyznaczanie pracy wyjścia musi przebiegać w dwu etapach. W pierwszym rejestruje się zmiany natężenia prądu emisyjnego I w funkcji zmian natężenia pola elektrycznego dla kilku wartości temperatury próbki. Na ogół natężenie pola przy powierzchni próbki jest prostą funkcją napięcia między katodą a anodą. Wykreślenie zależności lni 0 z funkcji E 1/2 i ekstrapolacja prostoliniowych części charakterystyk do wartości E równej zero, daje wartość natężenia prądu nasycenia. W drugim etapie z tangensa nachylenia prostej lni 0 / T 2 w funkcji 1/T oblicza się pracę wyjścia, która w tym wypadku nazywa się jawną pracą wyjścia Richardsona φ (apparent work function). Jednak wartości prawdziwej pracy wyjścia φ* wyrażanej wzorem * dϕ ϕ * ( T) = ϕ+ T dt (5) nie da się wyznaczyć doświadczalnie, jeżeli nie wiadomo, w jaki sposób zmienia się ona z temperaturą [5]. Próby doświadczalnego wyznaczenia takiej zależności są prowadzone. Najpowszechniejszą metodą pomiaru bezwzględnej wartości pracy wyjścia jest metoda pola hamującego w kondensatorze kulistym, w którym emiterem jest badana próbka. Występuje tu zależność między natężeniem prądu emitowanego przez badaną powierzchnię pod wpływem padających na nią kwantów ω a energią tych kwantów. Sposoby pomiaru pracy wyjścia: a) takie, które w wyniku dają wartość bezwzględną, b) takie, w których mierzona jest różnica prac wyjścia między próbką badaną a inną elektrodą o znanej już wartości pracy wyjścia.
8 398 W. Wojas, J. Wojas Metody pomiaru wartości bezwzględnej oparte są głównie na zjawisku emisji elektronów powodowanej czynnikami zewnętrznymi (temperaturą, promieniowaniem elektromagnetycznym i silnym polem elektrycznym). Przy pomiarze zaś względnej wartości pracy wyjścia wykorzystuje się efekt powstawania kontaktowej różnicy potencjałów, której wartość zależy od różnicy prac wyjścia między dwoma kryształami znajdującymi się kontakcie omowym. W tym wypadku stosowane są dwa rozwiązania techniczne pomiaru: 1) informację uzyskuje się przez pomiar prądu anodowego diody, której anodą jest badana próbka, 2) informację uzyskuje się przez obserwację warunków zaniku prądu wywołanego sztucznymi zmianami pojemności kondensatora, który tworzą badana próbka i elektroda odniesienia [5]. Sposoby przeprowadzenia pomiaru bezwzględnej wartości pracy wyjścia Najwcześniej do pomiaru pracy wyjścia była wykorzystywana emisja elektronów z powierzchni metalu pod wpływem wysokiej temperatury. Jednak doświadczalne wyznaczenie wartości prawdziwej pracy wyjścia jest niemożliwe, jeżeli nie wiadomo, w jaki sposób zmienia się ona wraz z temperaturą. Z prowadzonych rozważań wynika, że metoda termoemisji daje wyniki, które jedynie w wypadku powierzchni jednorodnych można bezpośrednio odnosić do wartości prawdziwej pracy wyjścia. Pomiar pracy wyjścia opiera się na zjawisku fotoemisji zewnętrznej. Pierwszy sposób (Fowlera) polega na wykorzystaniu zależności między natężeniem prądu elektrycznego emitowanego przez powierzchnię metalu pod wpływem padających na nią kwantów promieniowania elektromagnetycznego a energią tych kwantów ω i temperaturą powierzchni T. W metodzie tej można mierzyć zależność natężenia prądu fotoemisji I od częstotliwości padającego na próbkę promieniowania ω przy stałej temperaturze T jej powierzchni. W drugim sposobie (Du Bridge a) dla jednej wartości częstotliwości padającego promieniowania wykonuje się pomiar zależności natężenia prądu fotoemisji od temperatury powierzchni [3, 5]. Pomiary pracy wyjścia metodą pola hamującego w kondensatorze kulistym Jest to powszechnie stosowana metoda i dająca bardzo dokładne wyniki. Dla obliczenia wartości pracy wyjścia zdejmuje się charakterystyki prądowo-napięciowe fotoemisji zewnętrznej. Otrzymuje się je przez wytwarzanie pola
9 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 399 elektrycznego przy powierzchni badanej próbki (emitera), tzn. między emiterem i kolektorem. Pole to zmienia energię potencjalną elektronu na zewnątrz powierzchni. Zależnie od kierunku pola elektron po opuszczeniu emitera jest przyspieszany lub opóźniany (rys. 9b, cz. I). Wartość napięć kontaktowych U K możemy odczytać z charakterystyk prądowonapięciowych w polu hamującym (rys. 9b cz. I); jest to odległość między nasyceniem a osią prądową. Można ją również zapisać za pomocą wzoru eu K = φ k φ c. (6) Z kolei odczytując z charakterystyki prądowo-napięciowej wartość napięcia hamowania elektronów z emitera metalicznego U h (lub V 0 ), można bezpośrednio wyznaczyć pracę wyjścia z kolektora ϕ k = ω eu, h h =. k (7) eu ω ϕ (8) Znając wartość eu K i eu h można obliczyć teraz pracę wyjścia badanego emitera (próbki) ze wzoru ϕ= ϕ ± (9) k eu. K Autor obliczył U K i φ dla wielu próbek HgSe i HgTe. Z danych otrzymanych przy pomiarze U K w próżni ocenia się gęstość stanów powierzchniowych (specjalnych poziomów energetycznych). Przy zwiększaniu gęstości stanów powierzchniowych U K maleje. Gdy U K > 0, obszar nasycenia przesuwa się w stronę dodatnich napięć U k e, gdy U K < 0, występuje zjawisko odwrotne. U K między kolektorem a emiterem w kondensatorze sferycznym zmienia się przy zmianie metalu (emitera), odczytywane z charakterystyk prądowo-napięciowych. Metody pomiaru względnej wartości pracy wyjścia Metody pomiaru względnej wartości pracy wyjścia dzielą się na: diodowe i kondensatorowe z jedną elektrodą wirującą. W metodach tych wykorzystuje się zjawisko powstawania kontaktowej różnicy potencjałów (CPD) między dwoma próbkami znajdującymi się w kontakcie omowym. Istnieje bowiem prosty związek między pracą wyjścia a kontaktową różnicą potencjałów. Wartość różnicy potencjałów jest równa różnicy pracy wyjścia kontaktujących się metali podzielonej przez elementarny ładunek elektryczny.
10 400 W. Wojas, J. Wojas Zatem zmiana pracy wyjścia z powierzchni jednego emitera, wywołana np. adsorpcją lub innym procesem powierzchniowym, pociąga za sobą odpowiednie zmiany kontaktowej różnicy potencjałów. W następstwie podobnym zmianom ulega związane z kontaktową różnicą potencjałów pole elektryczne między powierzchniami rozpatrywanych ciał. Zmiana pola może być skompensowana odpowiednim napięciem zewnętrznym. Wartość przyłożonej różnicy potencjałów (napięcia) wymagana do pełnej kompensacji jest miarą wielkości zmian pracy wyjścia zachodzących na powierzchni [5]. Metody diodowe W diodzie pomiarowej jedna elektroda jest elektrodą odniesienia, a druga badaną próbką. Najczęściej katoda jest elektrodą odniesienia, a anoda badaną próbką. Zjawisko emisji elektronów z katody (grzanej oporowo) jest wynikiem pokonywania przez elektrony pracy wyjścia katody. Funkcjonowanie diody opiera się więc na zjawisku pokonywania przez elektrony bariery potencjału między emiterem a kolektorem. Kształt i wysokość tej bariery zależy, między innymi, również od wartości pracy wyjścia emitera i kolektora [5-7]. Jeżeli praca wyjścia katody (emitera) nie będzie ulegać zmianie, to zmiany pracy wyjścia powierzchni anody spowodują przesunięcie charakterystyki prądowo-napięciowej tej diody. Diody pomiarowe mogą być różnej konstrukcji (sferyczne, cylindryczne). Do metod diodowych zalicza się również pomiar, w którym zamiast termokatody źródłem elektronów jest emiter polowy, z tym że próbkę, dla której wykonywany jest pomiar stanowi nie emiter, lecz kolektor o nieco innej konstrukcji. Utworzona przez emiter i kolektor dioda pracuje w obszarze pola hamującego. Metody kondensatorowe Najczęściej pomiaru kontaktowej różnicy potencjałów dokonuje się za pomocą kondensatora z drgającą elektrodą, co powoduje zmiany pojemności układu. Okładkami są tu elektroda odniesienia, którą jest najczęściej elektroda drgająca nazywana czasem wzorcową (złota kulka) i badana próbka (rys. 6). Δϕ U = + U c (10) q
11 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 401 a) metal 2 metal 1 C m i Uc b) E E E 2 c) E E eu c = E 2 Rys. 6. Metoda kondensatorowa pomiaru pracy wyjścia: a) schemat połączeń głównych elementów: C m kondensator, którego okładki stanowią badana próbka i elektroda odniesienia; U c źródło o regularnym napięciu; i detektor prądu zmiennego; b) zmiany energii potencjalnej między okładkami, gdy U c = 0; c) gdy U c = Δφ/q; Δφ kontaktowa różnica potencjałów (różnica prac wyjścia); U s napięcie zewnętrzne Napięcie na okładkach kondensatora jest równe sumie kontaktowej różnicy potencjałów między okładkami i stałego napięcia przykładanego na okładki. Ażeby Δϕ q prąd w obwodzie (rys. 6a) przestał płynąć, tzn. aby energie potencjalne obu okładek zrównały się, doprowadzane napięcie zewnętrzne musi mieć wartość: U c Δϕ =. (11) q Wartość napięcia U c, przy którym prąd i spada do zera, jest miarą wielkości kontaktowej różnicy potencjału między elektrodą odniesienia i badaną próbką. Wibrująca płytka (elektroda odniesienia) powoduje zmianę pojemności kondensatora, przez który może płynąć prąd przemienny łatwy do detekcji.
12 402 W. Wojas, J. Wojas Zastosowanie fazoczułego detektora natężenia prądu pozwala zautomatyzować proces kompensacji kontaktowej różnicy potencjałów [5] potencjometrycznie zmieniającą się wartością przeciwstawnego napięcia U c. Zmiany przyłożonego napięcia U c mogą tu w sposób ciągły postępować za zmianami kontaktowej różnicy potencjałów. Wartość zewnętrznego napięcia U c, przy której prąd w obwodzie spada do zera jest miarą wielkości różnicy potencjałów kontaktowych między emiterem a kolektorem. Wibrująca elektroda jest zwykle elektrodą odniesienia. Elektroda przedwzmacniacz do koñcowego detektora (zsynchronizowanego) kriostat próbka okienko z szafiru do pompy jonowej mieszek sonda Kelvina hv z monochromatora CPD [generator z sond¹] uk³ad napêdowy próbki do [elektronicznego] uk³adu napêdowego próbki Rys. 7. Schematyczne przedstawienie układu próżniowego i aparatury do pomiaru pracy wyjścia i różnicy potencjałów kontaktowych odniesienia jest wprawiana w drgania (najczęściej kilkaset okr./sek) za pomocą odpowiedniej temperatury (rys. 7). Metody kondensatorowe służące do pomiaru pracy wyjścia (kontaktowej różnicy potencjałów) nie wymagają więc wymuszania emisji elektronów z badanej powierzchni, ani bombardowania jej elektronami czy fotonami. Pomiar odbywa się w tym wypadku bez udziału dodatkowych czynników, które wpływałyby na wynik pomiaru. Dla otrzymywania poprawnych wyników pomiaru CPD należy utrzymywać stałą amplitudę drgań i stałą odległość między elektrodą drgającą (odniesienia) a badaną próbką (rys. 6a) (w aparaturze Jaschinskiego amplituda
13 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 403 drgań była równa 0,1 mm, odległość elektrod 0,5 mm). Optymalna częstotliwość drgań wynosiła 380 Hz. Przykładowe wyniki pomiarów i obliczenia Rozkład wartości CPD można otrzymywać np. przez pomiary punktowe na powierzchni kryształu elektrodą wibrującą o małej średnicy. Dla różnie obrabianych powierzchni (świeżo łupanych, zestarzanych, trawionych) próbek HgTe kontaktowe różnice potencjałów U K zawierają się w granicach 0,49-0,53 ev. Dla HgSe 0,25-0,32 ev. Pomiary pracy wyjścia (dla tych półmetali): HgTe ϕ= ϕ eu = 4,49 0,49 = 4,0 ± 0,05 ev, k K HgSe ϕ= ϕ eu = 4, 49 0,17 = 4,32 ± 0, 06 ev. Pomiary parametrów polikrystalicznego InSb: ϕ k K = 4,16 ± 0, 05 ev; U = 0, 47 ± 0,1 ev; ϕ = 3, 69 ± 0,1 ev. k K t Wyniki pomiarów CPD (wyznaczana metodą Kelvina) między GaP typu p i stanowiącego poziom odniesienia GaAs typu p wynosi 0,46 ev. CPD między GaP typu p a GaP typu n wynosi 1,69 ev. CPD między rozłupanymi w próżni próbkami InAs typu n i InAs typu p wynosi 0,37 ev; jest to w przybliżeniu równe przerwie energetycznego E G ; to znaczy, że praktycznie zagięcie pasm w tym półprzewodniku nie występuje. Potwierdzili to Van Laar i Scheer przez pomiary CPD metodą wibrującego kondensatora. Pomiary i obliczenia dla GaAs podano w tabeli 1. Wnioski Potwierdzono pewne odchylenia wartości napięcia kontaktowego ze zmianą energii padających fotonów. U K mierzone metodą pola hamującego w kondensatorze kulistym dla wielu próbek HgSe waha się od 0,15 do 0,22 ev. U K dla HgTe pokrywały się bardzo dobrze. Dla GaAs i innych półprzewodników U K zmieniało się od 0,14 do 0,3 ev.
14 404 W. Wojas, J. Wojas Zestawienie fotoelektronowych i powierzchniowych parametrów próbek GaAs Tabela 1 Autor, praca Sposób obróbki powierzchni próbek Koncentracja i typ nośników (n lub p) [cm 3 ] Orientacja powierzchni Średnia wartość fotoelektrycznego progu hv tśr *) [ev] Praca wyjścia φ [ev] Kontaktowa różnica potencjałów U Kśr [ev] Bezwzględne zagięcie pasm [7] ΔV [ev] Energetyczna odległość pasma walencyjnego od poziomu Fermiego δ S [ev] Powierzchniowe powinowactwo elektronowe χ s [ev] Objętościowe powinowactwo elektronowe [11] χ b [ev] Objętościowa energia jonizacji E j = χ b + E G [ev] n (111A) (111B) 4,7 0,1 4,4 4,10 0,05 4,30 0,24-0,28 0,80 1,30 0,60 0,10 3,40 3,00 4,10 4,30 5,50 5,70 (6 50) n (100) 4,60 4,30 1,10 0,30 3,20 4,30 5,70 J. Wojas [11] trawione i wygrzewane próżniowo (6 50) n p (110) 4,45 4,20 1,15 0,25 3,05 4,20 5,60 (100) (110) 4,35 4,10 0,29-0,54 0,25 0,25 2,95 2,70 4,10 n (111A) (111B) 4,7 4,7 4,10 J. Chen [8] powierzchnie trawione bombardowane jonami argonu i wygrzewane n (111A) 4,1 (111B) i (110) 4,5 L. James i inni [9] warstwy epitaksjalne wygrzewane, powierzchnie cezowane (111A) (111B) (111A) (111B) 2,15 1,42 1,52 1,32 Gobeli i Allen [10] N D = n (110) 4,61 0,60 4,66 *) hv 1 próg fotoelektryczny czyli to minimalna energia fotonów, przy której obserwuje się efekt fotoemisji.
15 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych... Część II 405 Pomiary wykazały pewne różnice w wartościach prac wyjścia φ, a tym samym i U K, dla różnych orientacji powierzchni. Pewne niewielkie różnice między otrzymanymi wartościami prac wyjścia a tablicowymi są spowodowane niedoskonałościami technologicznymi próbek. Artykuł wpłynął do redakcji r. Zweryfikowaną wersję po recenzji otrzymano w maju 2009 r. LITERATURA [1] J. Wojas, Fotoelektryczne badania półprzewodników, Wydawnictwo Naukowe Semper, Warszawa, [2] J. Wojas, Archiwum Elektrotechniki, t. 41, z. 1-4, 49, [3] B. Adamowicz, Thesis doktor work, Gliwice, [4] J. Wojas, Fizyka powierzchni półprzewodników, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, [5] A. Ciszewski, A. Kiejna, Praca wyjścia metali, Uniwersytet Wrocławski, Wrocław, [6] V. O. Snitko (red.), Problemy fizyki poverkhnosti poloprowodnikow, Naukowa Dumka, Kiew, [7] J. Szuber, Niestechiometria, przebudowa strukturalna i własności elektronowe powierzchni GaAs, Z.N.P.Śl., Gliwice, [8] J. Chen, Surface Scence, 25, 305, [9] L. Janes i in., J. Apel. Phys., 42, 4976, [10] G. Gobeli, F. Allen, Phys. Rev., 137, 245, [11] J. Wojas, Archiwum Elektrotechniki, t. 38, z. ¼, 405, W. WOJAS, J. WOJAS Physical parameters of solid surfaces and their dependence on the outside conditions. Part II: The main measurement methods of physical surface parameters Abstract. In this paper we present the measurement methods of the surface parameters. We define contact potential difference, work function, and relationship between them. The measurement methods of the absolute value of work function are presented. We also describe the measurement methods of the relative value of work function. The paper contains numerical examples of the measurements of the physical concepts presented in this paper. Keywords: contact potential difference, work function, measurement methods. Universal Decimal Classification:
16
Efekt fotoelektryczny
Ćwiczenie 82 Efekt fotoelektryczny Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest obserwacja efektu fotoelektrycznego: wybijania elektronów z metalu przez światło o różnej częstości (barwie). Pomiar energii kinetycznej
WŁODZIMIERZ WOJAS, JÓZEF WOJAS 1. Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra Zastosowań Matematyki, Warszawa, ul. Nowoursynowska 159
BIULETYN WAT VOL. LVIII, NR 2, 2009 Fizyczne parametry powierzchni ciał stałych i ich zależność od warunków zewnętrznych. Część I: Podstawy teoretyczne niektórych pojęć (wielkości) powierzchniowych WŁODZIMIERZ
Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n
Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:
Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)
Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2) 1. Wymagane zagadnienia - ruch ładunku w polu magnetycznym, siła Lorentza, pole elektryczne - omówić zjawisko Halla, wyprowadzić wzór na napięcie
Czym jest prąd elektryczny
Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,
TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH
TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s
WFiIS. Wstęp teoretyczny:
WFiIS PRACOWNIA FIZYCZNA I i II Imię i nazwisko: 1. 2. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA Cel ćwiczenia: Wyznaczenie
II. KWANTY A ELEKTRONY
II. KWANTY A ELEKTRONY II.1. PROMIENIE KATODOWE Promienie katodowe są przyczyną fluorescencji. Odegrały one bardzo ważną rolę w odkryciu elektronów. Skład promieniowania katodowego stanowią cząstki elektrycznie
WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska
1 II PRACOWNIA FIZYCZNA: FIZYKA ATOMOWA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie
Podstawy fizyki wykład 8
Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Ładunek elektryczny Grecy ok. 600 r p.n.e. odkryli, że bursztyn potarty o wełnę przyciąga inne (drobne) przedmioty. słowo
PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO
ĆWICZENIE 53 PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO Cel ćwiczenia: wyznaczenie wartości indukcyjności cewek i pojemności kondensatorów przy wykorzystaniu prawa Ohma dla prądu przemiennego; sprawdzenie prawa
Kwantowa natura promieniowania
Kwantowa natura promieniowania Promieniowanie ciała doskonale czarnego Ciało doskonale czarne ciało, które absorbuje całe padające na nie promieniowanie bez względu na częstotliwość. Promieniowanie ciała
Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW.
Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW. 1. Elektromagnes 2. Zasilacz stabilizowany do elektromagnesu 3.
Repeta z wykładu nr 6. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Metal-półprzewodnik
Repeta z wykładu nr 6 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 - kontakt omowy
1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J
1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J P R A C O W N I A P O D S T A W E L E K T R O T E C H N I K I I E L E K T R O N I K I Ćw. 1. Łączenie i pomiar oporu Wprowadzenie Prąd elektryczny Jeżeli w przewodniku
E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa
1/5 E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa Celem ćwiczenia jest poznanie podstaw zjawiska konwersji energii świetlnej na elektryczną, zasad działania fotoogniwa oraz wyznaczenie jego podstawowych
Rozładowanie promieniowaniem nadfioletowym elektroskopu naładowanego ujemnie, do którego przymocowana jest płytka cynkowa
Pokazy Rozładowanie promieniowaniem nadfioletowym elektroskopu naładowanego ujemnie, do którego przymocowana jest płytka cynkowa Zjawisko fotoelektryczne Zjawisko fotoelektryczne polega na tym, że w wyniku
Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny
Wydział PRACOWNIA FIZYCZNA WFiIS AGH Imię i nazwisko 1. 2. Temat: Rok Grupa Zespół Nr ćwiczenia Data wykonania Data oddania Zwrot do popr. Data oddania Data zaliczenia OCENA Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny
Badanie rozkładu pola elektrycznego
Ćwiczenie 8 Badanie rozkładu pola elektrycznego 8.1. Zasada ćwiczenia W wannie elektrolitycznej umieszcza się dwie metalowe elektrody, połączone ze źródłem zmiennego napięcia. Kształt przekrojów powierzchni
Badanie rozkładu pola elektrycznego
Ćwiczenie E1 Badanie rozkładu pola elektrycznego E1.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zbadanie rozkładu pola elektrycznego dla różnych układów elektrod i ciał nieprzewodzących i przewodzących umieszczonych
Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym
Ćwiczenie 11A Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym 11A.1. Zasada ćwiczenia W ćwiczeniu mierzy się przy pomocy wagi siłę elektrodynamiczną, działającą na odcinek przewodnika
Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.
Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. DUALIZM ŚWIATŁA fala interferencja, dyfrakcja, polaryzacja,... kwant, foton promieniowanie ciała doskonale
Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu.
Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu. A. Opis zagadnienia I. Doświadczenie Franka-Hertza W 1914 roku James Franck i Gustav Hertz przeprowadzili doświadczenie,
ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA
POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH ĆWICZENIE Nr 4 Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników I. Cześć doświadczalna. 1. Uruchomić Spekol
Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego
POLIECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGEYKI INSYU MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGEYCZNYCH LABORAORIUM ELEKRYCZNE Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego (E 1) Opracował: Dr inż. Włodzimierz
1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego
1 I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki spektralnej nietermicznego źródła promieniowania (dioda LD
BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO
ĆWICZENIE 91 BADANIE ZEWNĘTRZNEGO ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki prądowo napięciowej I(U) fotokomórki w zależności od wartości strumienia promieniowania padającego;
LVI OLIMPIADA FIZYCZNA (2006/2007). Stopień III, zadanie doświadczalne D
LI OLIMPIADA FIZYCZNA (26/27). Stopień III, zadanie doświadczalne D Źródło: Autor: Nazwa zadania: Działy: Słowa kluczowe: Komitet Główny Olimpiady Fizycznej. Andrzej ysmołek Komitet Główny Olimpiady Fizycznej,
XLVI OLIMPIADA FIZYCZNA (1996/1997). Stopień III, zadanie doświadczalne D
KOOF Szczecin: www.of.szc.pl XLVI OLIMPIADA FIZYCZNA (1996/1997). Stopień III, zadanie doświadczalne D Źródło: Komitet Główny Olimpiady Fizycznej; Fizyka w Szkole Nr 1, 1998 Autor: Nazwa zadania: Działy:
Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza
Efekt Halla Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Wstęp Siła Loretza Na ładunek elektryczny poruszający się w polu magnetycznym w kierunku prostopadłym do linii pola magnetycznego działa
Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC
Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie ĆWICZENIE Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów C. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest praktyczno-analityczna ocena wartości
S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki
Półprzewodniki Definicja i własności Półprzewodnik materiał, którego przewodnictwo rośnie z temperaturą (opór maleje) i w temperaturze pokojowej wykazuje wartości pośrednie między przewodnictwem metali,
IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.
1 A. Fotodioda Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody. Zagadnienia: Efekt fotowoltaiczny, złącze p-n Wprowadzenie Fotodioda jest urządzeniem półprzewodnikowym w którym zachodzi
ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE. Edyta Karpicka WPPT/FT/Optometria
ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE Edyta Karpicka 150866 WPPT/FT/Optometria Plan prezentacji 1. Historia odkrycia zjawiska fotoelektrycznego 2. Badanie zjawiska fotoelektrycznego 3. Maksymalna energia kinetyczna
Ćwiczenie nr 34. Badanie elementów optoelektronicznych
Ćwiczenie nr 34 Badanie elementów optoelektronicznych 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z elementami optoelektronicznymi oraz ich podstawowymi parametrami, a także doświadczalne sprawdzenie
OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz
OPTYKA Leszek Błaszkieiwcz Ojcem optyki jest Witelon (1230-1314) Zjawisko odbicia fal promień odbity normalna promień padający Leszek Błaszkieiwcz Rys. Zjawisko załamania fal normalna promień padający
Promieniowanie cieplne ciał.
Wypromieniowanie fal elektromagnetycznych przez ciała Promieniowanie cieplne (termiczne) Luminescencja Chemiluminescencja Elektroluminescencja Katodoluminescencja Fotoluminescencja Emitowanie fal elektromagnetycznych
Badanie charakterystyki diody
Badanie charakterystyki diody Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk prądowo napięciowych różnych diod półprzewodnikowych. Wstęp Dioda jest jednym z podstawowych elementów elektronicznych,
Fizyka współczesna. Pracownia dydaktyki fizyki. Instrukcja dla studentów. Tematy ćwiczeń
Pracownia dydaktyki fizyki Fizyka współczesna Instrukcja dla studentów Tematy ćwiczeń I. Wyznaczanie stałej Plancka z wykorzystaniem zjawiska fotoelektrycznego II. Wyznaczanie stosunku e/m I. Wyznaczanie
F = e(v B) (2) F = evb (3)
Sprawozdanie z fizyki współczesnej 1 1 Część teoretyczna Umieśćmy płytkę o szerokości a, grubości d i długości l, przez którą płynie prąd o natężeniu I, w poprzecznym polu magnetycznym o indukcji B. Wówczas
Badanie transformatora
Ćwiczenie 14 Badanie transformatora 14.1. Zasada ćwiczenia Transformator składa się z dwóch uzwojeń, umieszczonych na wspólnym metalowym rdzeniu. Do jednego uzwojenia (pierwotnego) przykłada się zmienne
Ćwiczenie nr 43: HALOTRON
Wydział PRACOWNIA FIZYCZNA WFiIS AGH Imię i nazwisko 1. 2. Temat: Data wykonania Data oddania Zwrot do popr. Rok Grupa Zespół Nr ćwiczenia Data oddania Data zaliczenia OCENA Ćwiczenie nr 43: HALOTRON Cel
Wyznaczanie stosunku e/m elektronu
Ćwiczenie 27 Wyznaczanie stosunku e/m elektronu 27.1. Zasada ćwiczenia Elektrony przyspieszane w polu elektrycznym wpadają w pole magnetyczne, skierowane prostopadle do kierunku ich ruchu. Wyznacza się
Ćwiczenie 3 Sporządzanie Charakterystyk Triody
WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Instytut Fizyki LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI, ELEKTRONIKI I MIERNICTWA Ćwiczenie 3 Sporządzanie Charakterystyk Triody POJĘCIA I
39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.
Włodzimierz Wolczyński 39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE. FALE DE BROGILE Fale radiowe Fale radiowe ultrakrótkie Mikrofale Podczerwień IR Światło Ultrafiolet UV Promienie X (Rentgena)
Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.
Ćwiczenie ELE Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia 2009 1 Wstęp teoretyczny 1.1 Wzmacniacz ładunkoczuły Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego. C T - adaptor ładunkowy, i - źródło prądu reprezentujące
2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J
2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J P R A C O W N I A P O D S T A W E L E K T R O T E C H N I K I I E L E K T R O N I K I Ćw. 2. Łączenie i pomiar pojemności i indukcyjności Wprowadzenie Pojemność
Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej
Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej 1. Siła Coulomba. F q q = k r 1 = 1 4πεε 0 q q r 1. Pole elektrostatyczne. To przestrzeń, w której na ładunek
Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej
Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki Opracował: Mgr inż. Marek Staude Część 1 Podstawowe prawa obwodów elektrycznych Prąd elektryczny definicja fizyczna Prąd elektryczny powstaje jako uporządkowany ruch
LVI Olimpiada Fizyczna Zawody III stopnia
LVI Olimpiada Fizyczna Zawody III stopnia ZADANIE DOŚIADCZALNE Praca wyjścia wolframu Masz do dyspozycji: żarówkę samochodową 12V z dwoma włóknami wolframowymi o mocy nominalnej 5 oraz 2, odizolowanymi
Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka
Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki
BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO
Politechnika Warszawska Wydział Fizyki Laboratorium Fizyki I P Jerzy Politechnika Filipowicz Warszawska Wydział Fizyki Laboratorium Fizyki I P Jerzy Filipowicz BADANIE EFEKTU FOTOELEKTRYCZNEGO ZEWNĘTRZNEGO
PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO
ĆWICZENIE 53 PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO Cel ćwiczenia: wyznaczenie wartości indukcyjności cewek i pojemności kondensatorów przy wykorzystaniu prawa Ohma dla prądu przemiennego; sprawdzenie prawa
Przerwa energetyczna w germanie
Ćwiczenie 1 Przerwa energetyczna w germanie Cel ćwiczenia Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporu monokryształu germanu od temperatury. Wprowadzenie Eksperymentalne badania
Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORAORUM ELEKRONK Ćwiczenie 1 Parametry statyczne diod półprzewodnikowych Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk podstawowych typów diod półprzewodnikowych oraz zapoznanie
Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych
Dielektryki Dielektryk- ciało gazowe, ciekłe lub stałe niebędące przewodnikiem prądu elektrycznego (ładunki elektryczne wchodzące w skład każdego ciała są w dielektryku związane ze sobą) Jeżeli do dielektryka
ZJAWISKA TERMOELEKTRYCZNE
Wstęp W ZJAWISKA ERMOELEKRYCZNE W.1. Wstęp Do zjawisk termoelektrycznych zaliczamy: zjawisko Seebecka - efekt powstawania różnicy potencjałów elektrycznych na styku metali lub półprzewodników, zjawisko
Badanie rozkładu pola elektrycznego
Ćwiczenie 8 Badanie rozkładu pola elektrycznego 8.1. Zasada ćwiczenia W wannie elektrolitycznej umieszcza się dwie metalowe elektrody, połączone ze źródłem zmiennego napięcia. Kształt przekrojów powierzchni
Ćwiczenie 2: Elektrochemiczny pomiar szybkości korozji metali. Wpływ inhibitorów korozji
Ćwiczenie 2: Elektrochemiczny pomiar szybkości korozji metali. Wpływ inhibitorów korozji Wymagane wiadomości Podstawy korozji elektrochemicznej, podstawy kinetyki procesów elektrodowych, równanie Tafela,
E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC
E7. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC Cel doświadczenia: Pomiar amplitudy sygnału w rezonatorze w zależności od wzajemnej odległości d cewek generatora i rezonatora. Badanie wpływu oporu na tłumienie
Prąd przemienny - wprowadzenie
Prąd przemienny - wprowadzenie Prądem zmiennym nazywa się wszelkie prądy elektryczne, dla których zależność natężenia prądu od czasu nie jest funkcją stałą. Zmienność ta może związana również ze zmianą
Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach
Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B
Budowa. Metoda wytwarzania
Budowa Tranzystor JFET (zwany też PNFET) zbudowany jest z płytki z jednego typu półprzewodnika (p lub n), która stanowi tzw. kanał. Na jego końcach znajdują się styki źródła (ang. source - S) i drenu (ang.
Lekcja 43. Pojemność elektryczna
Lekcja 43. Pojemność elektryczna Pojemność elektryczna przewodnika zależy od: Rozmiarów przewodnika, Obecności innych przewodników, Ośrodka w którym się dany przewodnik znajduje. Lekcja 44. Kondensator
Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja
Rekapitulacja Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje: czwartek
Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki
Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności
UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja
UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2 Elektroluminescencja SZCZECIN 2002 WSTĘP Mianem elektroluminescencji określamy zjawisko emisji spontanicznej
POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. ĆWICZENIE Nr 2. Badanie własności ferroelektrycznych soli Seignette a
POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH ĆWICZENIE Nr 2 Badanie własności ferroelektrycznych soli Seignette a Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności temperaturowej
WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ
ĆWICZENIE 48 WYZNACZENIE STAŁEJ PLANCKA NA PODSTAWIE CHARAKTERYSTYKI DIODY ELEKTROLUMINESCENCYJNEJ Cel ćwiczenia: Wyznaczenie stałej Plancka na podstawie pomiaru charakterystyki prądowonapięciowej diody
Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia
Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia Właściwy dobór rezystorów nastawnych do regulacji natężenia w obwodach prądu stałego. Zapoznanie
Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski
Plan referatu Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski 1. Podstawowe definicje ffl wektory: E, B, ffl nośniki ładunku: elektrony i dziury, ffl podział ciał stałych ze względu na własności elektryczne:
Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 1 Badanie efektu Faraday a w monokryształach o strukturze granatu
Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego Ćwiczenie 1 Badanie efektu Faraday a w monokryształach o strukturze granatu Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest pomiar kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji
Badanie transformatora
Ćwiczenie 14 Badanie transformatora 14.1. Zasada ćwiczenia Transformator składa się z dwóch uzwojeń, umieszczonych na wspólnym metalowym rdzeniu. Do jednego uzwojenia (pierwotnego) przykłada się zmienne
ĆWICZENIE 38. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK I PARAMETRÓW LAMP ELEKTRONOWYCH Kraków 2015
Piotr Janas Zakład Fizyki, Uniwersytet Rolniczy Do użytku wewnętrznego ĆWICZENIE 38 WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK I PARAMETRÓW LAMP ELEKTRONOWYCH Kraków 2015 SPIS TREŚCI I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA... 2 1. WSTĘP...
Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu
Wykład 7 7. Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu M d x kx Rozwiązania x = Acost v = dx/ =-Asint a = d x/ = A cost przy warunku = (k/m) 1/. Obwód
IV. Wyznaczenie parametrów ogniwa słonecznego
1 V. Wyznaczenie parametrów ogniwa słonecznego Cel ćwiczenia: 1.Zbadanie zależności fotoprądu zwarcia i fotonapięcia zwarcia od natężenia oświetlenia. 2. Wyznaczenie sprawności energetycznej baterii słonecznej.
i elementy z półprzewodników homogenicznych część II
Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych część II Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
IM-4 BADANIE ABSORPCJI ŚWIATŁA W MATERIAŁACH PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
IM-4 BADANIE ABSORPCJI ŚWIATŁA W MATERIAŁACH PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I. Cel ćwiczenia Zapoznanie się z fotoelektryczną optyczną metodą wyznaczania energii przerwy wzbronionej w półprzewodnikach na przykładzie
Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne
Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne
Ćwiczenie nr 23. Charakterystyka styku między metalem a półprzewodnikiem typu n. str. 1. Cel ćwiczenia:
Ćwiczenie nr 23 Charakterystyka styku między metalem a półprzkiem typu n. Cel ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyki napięciowo - prądowej złącza metal-półprzk n oraz zaobserwowanie działania elementów
WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ
INSTYTUT FIZYKI WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I TECHNOLOGII MATERIAŁÓW POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA PRACOWNIA FIZYKI CIAŁA STAŁEGO Ć W I C Z E N I E N R FCS - WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)
RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 165024 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 290701 (22) Data zgłoszenia: 17.06.1991 (51) IntCl5: H01L 21/66 H01L
E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA
E1. OBWODY PRĄDU STŁEGO WYZNCZNIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁ tekst opracowała: Bożena Janowska-Dmoch Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch ładunków elektrycznych wywołany
DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu
Ćwiczenie 7 DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Cel ćwiczenia Doświadczalne wyznaczenie częstości drgań własnych układu o dwóch stopniach swobody, pokazanie postaci drgań odpowiadających
Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku
Fizyka w poprzednim odcinku Obliczanie natężenia pola Fizyka Wyróżniamy ładunek punktowy d Wektor natężenia pola d w punkcie P pochodzący od ładunku d Suma składowych x-owych wektorów d x IĄGŁY ROZKŁAD
Układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyspieszającego elektrony zwłaszcza dla wysokich energii elektronów
PL 219991 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 219991 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 398424 (51) Int.Cl. G05F 1/56 (2006.01) H01J 49/26 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM
Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM Równania Maxwella dive = ρ εε 0 prawo Gaussa dla pola elektrycznego divb = 0 rote = db dt prawo Gaussa dla pola magnetycznego prawo indukcji Faradaya rotb = μμ 0 j + εε 0 μμ 0
Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH
LABORATORIUM LKTRONIKI Ćwiczenie Parametry statyczne tranzystorów bipolarnych el ćwiczenia Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk tranzystorów bipolarnych oraz metod identyfikacji
E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu
E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu Obowiązujące zagadnienia teoretyczne: INSTRUKACJA WYKONANIA ZADANIA 1. Pojemność elektryczna, indukcyjność 2. Kondensator, cewka 3. Wielkości opisujące
Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.
Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI. 1. Ładunki q 1 =3,2 10 17 i q 2 =1,6 10 18 znajdują się w próżni
Światło fala, czy strumień cząstek?
1 Światło fala, czy strumień cząstek? Teoria falowa wyjaśnia: Odbicie Załamanie Interferencję Dyfrakcję Polaryzację Efekt fotoelektryczny Efekt Comptona Teoria korpuskularna wyjaśnia: Odbicie Załamanie
spis urządzeń użytych dnia moduł O-01
Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych reprezentatywnych elementów optoelektronicznych nadajników światła (fotoemiterów), odbiorników światła (fotodetektorów) i transoptorów oraz zapoznanie
PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 19/09. MACIEJ KOKOT, Gdynia, PL WUP 03/14. rzecz. pat.
PL 216395 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 216395 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 384627 (51) Int.Cl. G01N 27/00 (2006.01) H01L 21/00 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej
3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e22)
Wyznaczanie stosunku e/m(e) 157 3.5 Wyznaczanie stosunku e/m(e) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stosunku ładunku e do masy m elektronu metodą badania odchylenia wiązki elektronów w poprzecznym polu magnetycznym.
LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia
LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 004/005 Zawody II stopnia Zadanie doświadczalne Masz do dyspozycji: cienki drut z niemagnetycznego metalu, silny magnes stały, ciężarek o masie m=(100,0±0,5) g, statyw, pręty stalowe,
Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych
Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych W ramach ćwiczenia student poznaje praktyczne właściwości elementów półprzewodnikowych stosowanych w elektronice przez badanie charakterystyk diody oraz
Spektroskopia modulacyjna
Spektroskopia modulacyjna pozwala na otrzymanie energii przejść optycznych w strukturze z bardzo dużą dokładnością. Charakteryzuje się również wysoką czułością, co pozwala na obserwację słabych przejść,
ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE
ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE Źródła światła Prawo promieniowania Kirchhoffa Ciało doskonale czarne Promieniowanie ciała doskonale czarnego Prawo promieniowania Plancka Prawo Stefana-Boltzmanna Prawo przesunięć
FOTOKOMÓRKA. CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE FOTOKOMÓRKI PRÓŻNIOWEJ
FOTOKOMÓRKA. CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE FOTOKOMÓRKI PRÓŻNIOWEJ I. Cel ćwiczenia: wyznaczenie charakterystyk statycznych fotokomórki, potencjału hamowania, wartości liczbowej stałej Plancka. II. Przyrządy: