Энергетические дефекты крист-ой реш-и

Один или несколько атомов в кристал-ой реш-ке могут обладать повышенной энергией. В этом случае принято говорить об энергетич-их дефектах кристал-ой реш-ки. К энергет-им дефектам реш-ки относятся: дырки - дополнительно ионизированные ионы, дислоцированные электроны, пары электрон-дырка или экситоны (возбужденные атомы), фононы-кванты колебаний кристал-ой реш-ки.

При появлении в материале дырок и дислоцированных электронов проводимость диэлект-ов и полупров-ов возрастает. В металлич-их материалах сущ-ие дырок невозможно, поскольку свободные электроны моментально заполняют их. При поглощении ионом энергии, достаточной для отрыва электрона и образования дырки, но недостаточной для переноса электрона на относительно большое расстояние от дырки, возникает пара электрон-дырка, или экситон. Экситоны электрически нейтральны, поэтому их движение не приводит к переносу заряда, однако перемещение экситонов ведет к переносу энергии. При взаимной аннигиляции дырки и электрона выделяется квант электромагнитной энергии, который, поглощаясь каким-либо ионом, вновь приводит к образованию экситона. Поскольку в состав экситона входит свободный электрон, то при появл-ии в кристал-ой реш-ке экситонов прозрач-сть кристалла для электромагнитного излучения падает.

В процессе тепловых колебаний атомы связно смещаются относительно положений равновесия. По кристаллу движутся упругие волны теплового возбуждения. Подобно тому, как волны электромаг-ого излучения трактуются с точки зрения квантовой физики как частицы  фотоны, тепловые волны можно рассматривать как квазичастицы упругих колебаний-фононы. Перемещ-ие фононов приводит к переносу тепловой энергии и определяет теплопроводность материалов. Важно отметить, что в метал-их материалах подвижность фононов существенно выше по сравнению с неметаллич-ми. Это связано с тем, что смещение положительно заряженного иона из положения равновесия вызывает локальное изменение электр-ого поля и смещение электронов. В свою очередь, смещение электронов приводит к смещению ионов. В итоге электро-фононого взаимодействия подвижность фононов  и теплопроводность метал-их материалов оказывается существенно выше, чем у неметал-их матер-ов. Любое изменение структуры метал-их материалов, приводящее к затруднению распространения электронных волн (легирование, измельчение зерен, повышение плотности дислокаций), имеет следствием понижение теплопроводности метал-их материалов.

Магнитные материалы

По характеру взаимодействия с магнитным полем все материалы принято делить на слабо взаимодействующие и сильно взаимодействующие материалы. Мерой взаимодействия материалов с магнитным полем является магнитная индукция (В), то есть средняя напряженность магнитного поля внутри материала при нахождении во внешнем магнитном поле напряженностью Н. Магнитная индукция является суперпозицией напряженности внешнего магнитного поля и намагниченности:

В = Н + 4М где М - намагниченность материала, то есть отношение векторной суммы элементарных магнитных моментов к объему материала. У веществ слабо взаимодействующих с полем намагниченность невелика В  Н. К таким веществам относятся диамагнетики и парамагнетики. В диамагнетиках индукция ниже напряженности внешнего поля, а в парамагнетиках индукция выше напряженности внешнего поля. У веществ сильно взаимодействующих с полем намагниченность велика. К таким веществам относятся ферромагнетики, антиферримагнетики (ферриты), суперпарамагнетики, спиновые стекла.