Плазма твёрдых тел

Плазма твёрдых тел, условный физический термин, означающий совокупность подвижных заряженных частиц в твёрдых проводниках (электронов проводимости в металлах или электронов и дырок в полупроводниках) в таких условиях, когда их свойства близки к свойствам плазмы (см. рис.). Например, под воздействием высокочастотного электромагнитного поля, частота которого w значительно больше, чем частота столкновений электронов, коллективные (плазменные) эффекты играют в свойствах проводников большую роль, чем столкновения электронов друг с другом, с фононами, примесями и др. дефектами в кристаллах. Это позволяет перенести представления, созданные при исследовании плазмы, в физику твёрдого тела. Главное отличие П. т. т. от газовой плазмы — значительно большая концентрация n заряженных частиц. В газовой плазме п 10¹² см^-3, в металлах n 10²²—10²³ см^-3, в полупроводниках n 10¹⁵ — 10¹⁷ см^-3. Это приводит к различию всех характеристик П. т. т. и газовой плазмы. Например, плазменная частота (частота собственных колебаний плазмы, см. Плазмон) пропорциональна Ön, поэтому она для П. т. т. существенно больше, чем для газовой плазмы. Особенностью П. т. т. является то, что она может быть заряженной. Плазменные эффекты в твёрдых телах (особенно в полупроводниках) используются для создания приборов высокочастотной техники.

  Лит.: Бауэрс Р., Плазма в твердых телах, в сборнике: Физика твердого тела. Электронные свойства твердых тел, пер. с англ., М., 1972. См. также лит. при ст. Твёрдое тело.

  М. И. Каганов.

Схематическое изображение: вверху — газовой плазмы; в центре — электронной плазмы в металле; внизу — электронно-дырочной плазмы в полупроводнике. Заштрихованные частицы — нейтральные атомы; чёрные кружочки — подвижные электроны; большие белые кружочки со знаком плюс — ионы, маленькие — дырки проводимости.