При всё уважении, Игорь Т. написал полную фигню. Это касается как "перемешивания молекул кремния с молекулами кислорода" (я плакаль...), так и его воззрений на свойства полупроводников.
Во-первых, у стекла нет молекул. У него есть химическая формула (SiO2), но, как и для почти всякого твёрдого вещества, атомы там объединены не в изолированные молекулы, а в сложную пространственную структуру. Иногда упорядоченную (кристаллическая решётка кварца), иногда неупорядоченную (аморфная структура стекла).
В-вторых, програзночть - вовсе не исключительное свойство стекла. Прозрачны практически все сплошные и однородные материалы. Окись алюминия (в природе встречающаяся в виде сапфира, рубина и корунда), вода (лёд), силикаты (берилл, изумруд), хлориды (каменная соль) да множество соединений. Прозрачны органические материалы - плексиглас, полистирол, лавсан, нейлон, поликарбонаты, даже полиэтилен.
И штука тут вот в чём: именно в однородности. Материал непрозрачен, когда свет в нём поглощается или рассеивается, а рассеивается он на неоднородностях. Именно поэтому лёд - програчен, а снег - нет: там множество границ раздела между кристалликами льда и воздухом. По этой же причине непрозрачны гипс и соль, хотя монокристаллы гипса и соли прозрачны: неоднородность материала (множество границ раздела между отдельными кристаллами в поликристалическом материале). Именно поэтому природные минералы часто непрозрачны: свет рассеивается и поглощается на примесях и посторонних включениях.
Ну вот. А стекло, обычное стекло, - оно сплошное и однородное. Свету там не на чем рассеиваться и нечем поглощаться. Он поэтому и проходит.
А полупроводники непрозрачны для видимого света потому, что свет в них поглощается: фотоны взаимодействуют с кристаллической решёткой полупроводника, выбивая из неё электроны и тем самым отдавая свою энергию. Поэтому для видимого света кремний непрозрачен, а для инфракрасного - прозрачен: фотонам с длиной волны больше 1,05 мк (примерно) уже не хватает энергии, чтобы выбить электрон из кристаллической решётки, и они проходят сквозь кремний как сковзь стекло. Для ионизации кристаллической решётки алмаза требуется ещё бoльшая энергия, поэтому для видимого света алмазх прозрачен, а вот для жёсткого УФ - уже нет.
Молекулы кремния перемешивают/соединяют в расплаве с молекулами кислорода, которые за счет своей малой плотности и добавляют не прозрачному в обычном состоянии кремнию прозрачность. Данный эффект применяют так же и для создания различных полупроводников, дополняя структуру элементами с незаполненной структурой.
Добавить комментарий