Cırlaşma

Cırlaşma – kvant mexanikasında verilmiş sistemi (atom, molekul və s.) xarakterizə edən hər hansı fiziki kəmiyyət L sistemin mцxtəlif halları цчцn eyni qiymətə malikdir. L-in eyni qiymətinə cavab verən belə mцxtəlif halların sayı verilmiş kəmiyyətin cırlaşma tərtibi adlanır. Kvant mexanikasında sistemin enerji səviyyələrinin cırlaşması əsas rol oynayır. Belə ki, sistem müəyyən enerjiyə malik olub, müxtəlif hallarda ola bilər. Məsələn: Sərbəst zərrrəcik üçün enerjinin sonsuz cırlaşması mövcuddur. Zərrəciyin enerjisi ancaq impulsun ədədi qiyməti ilə müəyyən edilir, impulsun istiqamяti isə istənilən ola bilər(yəni, sonsuz sayda üsullarla seçilə bilər). Bu misalda əyani surətdə cırlaşma ilə sistemin fiziki simmetriyası arasında əlaqə aşkar olur; bu simmetriya fəzada bütün istiqamяtlərin bərabər hüquqluluğu deməkdir. Xarici sahədə zərrəciyin hərəkəti zamanı cırlaşma bu sahənin quruluşu – onun hansı simmetriyaya malik olması ilə əhəmiyyətli surətdə əlaqədardır. Əgər sahə sferik simmetriyaya malikdirsə, yəni onda istiqamətlərin eyni hцquqluluğu saxlanılırsa, onda zərrəciyin (məs: atomda elektronun) hərəkət miqdarının orbital momentinin, maqnit momentinin və spinin istiqaməti onun (atomun) enerjisinin qiymətinə təsir edə bilməz. Deməli, burada da enerji səviyyələrinin cırlaşması mövcuddur. Lakin əgər belə sistemi H maqnit sahəsində yerləşdirsək, onda, maqnit momentinin istiqaməti onun enerjisinə təsir etməyə başlayır; müxtəlif halların əvvəllr üst-üstə düşən (müxtəlif istiqamətlilər) enerji qiymətləri artıq müxtəlif olur: zərrəciyin maqnit momentinin maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində zərrəcik əlavə enerjisini alır ki, bunun da qiyməti maqnit momenti ilə sahənin qarşılıqlı orientasiyasından asılıdır (H sahə istiqamətinə proeksiyası olub, kvant mexanikasında ancaq diskret qiymətlər alır). Enerji səviyyələrinin "parçalanması", yəni konkret şəraitdən asılı olaraq cırlaşma tam və ya hissə-hissə aradan çıxır. Maqnit sahəsində enerji səviyyələrinin (atomun, molekulun, kristalların) belə parçalanması zaman effekti adlanır. Səviyyələrin parçalanması xarici elektrik sahəsində də mümkündür (Ştarkeffekti). Beləliklə, cırlaşmanın aradan qaldırılmasına uyğun qarşılıqlı təsirlərin "daxil edilməsi" səbəb olur. Cırlaşmanın mövcudluğu sistemdə bəzi simmetriyaların varlığını göstərir, cırlaşmanın aradan qaldırılması isə sistemdəki simmetriyanın tərtibi fiziki şəraitin dəyişməsi zamanı azalanda baş verir. Yuxarıda göstərdiyimiz misalda sistem başlanğıcda sferik simmetriyaya malik idi (onda seçilmiş istiqamətlər yox idi); xarici maqnit sahəsinin qoşulması istiqaməti seçdi – sahənin istiqamətini, sistemin simmetriyası aşağə düşdü vя sistem aksial, yəni sahə boyunca yönəlmiş oxa nəzərən simmetriyalı oldu. Qarşılıqlı təsirin "xaric edilməsi", əksinə, sistemin simmetriyasını artırır və cırlaşma meydana çıxır. Bu elementar zərrəciklərin təsnifatı üçün çox vacibdir. Məsələn: elektromaqnit və zəif qarşılıqlı təsirlərə məhəl qoyulmasa (onları"qapasaq"), onda neytronun və protonun xassələri eyni olacaq və onlara bir zərrəciyin – nuklonun iki müxtəlif halı (yalnыz elektrik yükü ilə fərqlənən) kimi baxmaq olar. Onda nuklonun halı ikiqat cırlaşmış olur.

Cırlaşmış Yarımkeçirici – мütəhərrik yükdaşıyıcıların (keçirici elektronlar və deşiklərin) böyük konsentrasiyasına malik yarımkeçiricidir. Cırlaşmış yarımkeçiricidə yükdaşıyıcılar Fermi-Dirak statistikasına tabedirlər, Fermi səviyyəsi keçiricilik və ya valent zonasında yerləşir. Yükdaşıyıcılarının konsentrasiyası böyük olmayan və Bolsman statistikasına tabe olan adi (cırlaşmamış) yarımkeçiricilərdə Fermi səviyyəsi qadağan olunmuş zonada yerləşir. Daşıyıcıların güclü inyeksiyası şəraitində elektronların və deşiklərin eyni vaxtda cırlaşması mümkündür. Bu zaman Fermi səviyyəsi iki kvazisəviyyəyə parçalanır; onlardan biri keçiricilik zonasında, ikincisi isə valent zonasında yerləşir. Yükdaşıyıcılarının enerjiyə görə paylanmasının istilik səpələnməsinə səbəb olan kinetik effektlərdə onların cırlaşması xüsusilə ciddi aşkara çıxır. Belə effektlərə: izotrop energetik spektrli yarımkeçiricilərdə maqnitorezistiv effekti, elektron istilikkeçirmə, Peltye effekti, Nernst effekti, Ettinqs- hayzen effekti və s. aiddir. Tamamilə cırlaşmış yarımkeçiricidə (T=0 K-də) bu effektlər olmur, belə ki, bu yarımkeчiricilərdə Pauli prinsipinə görə köçürmə hadisələrində yalnız Fermi səviyyəsində yerləşən və eyni enerjiyə malik olan yükdaşıyıcılar iştirak edirlər. T=0 K temperaturunda bu effektlər var, lakin olduqca kiçikdirlər – onların qiyməti cırlaşmamış yarımkeçiricidəkindən təxminən və ya 2 dəfə azdır. Cırlaşmış yarımkeçiricinin mühüm xüsusiyyətləri kvantlaşan maqnit sahəsində meydana çıxır. Cırlaşmış yarımkeçiricilərindən tunel diodlarinda və inyeksiya lazerlərində istifadə olunur.

İstinadlar

В. Гейзенберг"Классич. труды"
П. Дирак "Физические принципы квантовой теории", Л.-М.1932
В. Паули "Принципы квантовой механики", ingilis dilindən tərcümə . М.1960
"Общие принципы волновой механики", alman dilindən tərcümə ,М-Л.,1947
Л. Д. Ландау Учебники
Е. М. Лифщиц "Квантовая механика"