吸收电子的应用北极“隐身衣”！俄研制新吸波材料，可吸收995%的雷达电磁辐射|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

北极“隐身衣”！俄研制新吸波材料，可吸收995%的雷达电磁辐射

俄罗斯一直以来都相当重视自己在北极地区的战略利益，2018年红场阅兵中，专门用作北极作战的"道尔-M2DT"以及"铠甲-SA"两款防空导弹系统高调亮相，宣布俄罗斯开始将自己的大批武装力量加速部署到北极地区。事实上早在2015年12月的时候，当时俄罗斯国防部副部长布尔加科夫就宣布了他们将会在北极地区建立437座军事基地，2017年4月份的时候著名的"北极三叶草"基地正式启用，该基地部署在北纬80度，是目前全世界范围内纬度最高的军事基地。

（俄军北极三叶草基地）

俄军在北极地区军事力量的部署主要分为几个方面，首先是在北方航道沿线的岛屿（比如说北地群岛、新西伯利亚群岛、弗兰格尔岛等等）重启苏联冷战时期建造的基地（刚刚提到的"北极三叶草"基地正是这样一个例子，该基地可以保证150名士兵在没有补给的状态下生活18个月），其次是打造独立的北极作战部队，比如说俄军以第200独立摩托化步兵旅为基础成立的专业北极作战部队，未来还将吸纳海空力量。其次是加强北极作战部队军事装备力量的建设，俄国人在这个领域可谓是下了大功夫，他们不仅仅重视重型武器装备，对于单兵装备的建设也是十分上心。

（俄军北极部队）

根据俄罗斯卫星通讯社的最新报道，俄罗斯国家技术集团旗下"俄罗斯电子"控股公司成功研制了一种雪域无线电波吸收材料，该材料可以把军事装备的可探测距离减少到原来的三分之一至四分之一左右，该公司的消息人士表示目前他们已经试产了一个批次，并且做好了大规模量产的准备，该材料结实耐用，并且在极端低温环境受到的影响很小，其反射系数为0.5%左右，也就是说它有能力吸收99.5%的雷达电磁辐射。

（俄军北极部队）

电磁波吸收材料除了可以降低军事装备被发现的概率之外，还能够抑制甚至消除辐射噪声以及电子元器件内部的电磁干扰。因为应用在军事装备上的电子元器件正在不断小型化轻量化数字化，灵敏度高的同时也带来了缺点，那就是很容易受到外界的电磁干扰而出现声音障碍或者图像障碍，这种所谓的电磁波干扰目前已经被列为环境污染的一种，也广泛应用在军事当中。

（俄军北极部队）

这种材料对于俄军在北极地区的军事欺骗能够起到相当大的作用，其甚至可以把装备模拟成雪堆，现代高精度打击武器制导方式不过是红外热成像以及雷达指导，这种雪域无线电波吸收材料已经可以废掉雷达制导的大部分作用，俄国人只需要一种热保护系统尽量屏蔽热源，接下来再屏蔽光学信号即可。事实上想要屏蔽光学信号恰恰是最简单的，就连直接拿铲子把雪铲到装备身上这种最原始的办法都可以，除此之外俄军用该材料保护自身武器不受干扰也是其一项重要功能。

（俄北极版道尔M2DT防空导弹）

某种程度上来说这种雪域无线电波吸收材料是俄军北极部队的"隐身衣"，其未来大规模应用之后将极大程度干扰北约对于俄罗斯北极地区军力部署的正常判断，对于俄罗斯军队保卫他们的北极航道有着一定积极作用。俄军目前凭借着北冰洋的一系列岛屿以及北冰洋沿岸的一系列永久性港口在北冰洋地区从西向东部署了数道防线。就在不久之前，美国和英国海军4艘舰艇在疫情依旧扩散的情况下30年之内首次造访了巴伦支海，其野心可见一斑，足见俄罗斯的未雨绸缪是不无道理的！

《涨知识啦41》——半导体中的光吸收

在针对半导体材料光电特性的初期研究过程中，光子到电子的转换过程是半导体材料对光子的吸收以及由此产生的一系列的效应，例如光电导效应、光生伏特效应等。之后通过对半导体材料光吸收效应的深入研究，将其应用在光传感器、光电探测器、太阳能电池和半导体光导开关等领域。但半导体材料对光吸收的机制是什么呢？本期《涨知识啦》将带领读者一起探索半导体材料中光吸收的奥秘。

半导体材料对光的吸收机制大致可以分为本征吸收、激子吸收、自由载流子吸收、杂质吸收和晶格振动吸收 [1]：

1 本征吸收：

如图1所示，当光子能量（h）大于半导体禁带宽度（Eg）的时，就有可能产生本征吸收，即价带电子被激发到导带形成电子-空穴对。半导体材料的受激本征吸收系数较高，并具有连续的吸收谱；吸收谱在光子振荡频率处有一陡峭的吸收边；而在（即入射波长）的区域内，则吸收系数较小，因此半导体材料对该波段的光子是透明的。与直接带隙跃迁相比，间接带隙中的载流子有更低的跃迁速率，因而吸收系数较小，所以在半导体材料中的光渗透深度更大。

图1. 半导体中与受激本征吸收相关的量子跃迁

（Ei为跃迁初态能量，Ef为跃迁终态能量）

2 激子吸收：

半导体中的电子和空穴之间由于库仑力作用有可能形成类似于氢原子模型中的电子束缚态，这种电子和空穴形成的束缚态称为激子。激子吸收的物理本质为价带电子吸收光子后直接跃迁到导带下面的激子能级所引起的光吸收，如图2所示。激子不仅在吸收边外吸收光子，而且还会使带间跃迁吸收谱的在低于光子能量的一侧出现若干激子吸收峰。

图2. 直接跃迁产生的激子能级

3 自由载流子吸收：

能够在能带内自由运动的载流子称为自由载流子，在半导体中即为导带中的电子和价带中的空穴。当入射光子的能量不足以引起带间吸收跃迁或形成激子时，入射光子却可使自由载流子在导带或价带的不同能态之间跃迁，如图3所示，其中包括导带电子在不同能谷之间的跃迁、同一谷内的电子向高能态的非竖直跃迁；也包括非简并价带中电子在不同子带之间的跃迁。显然，在完全填满电子的价带和空的导带内，不存在自由载流子吸收。

图3.（a）导带中自由电子的跃迁；（b）电子在价带子能带之间的跃迁

4 杂质吸收：

在适当能量的光子作用下，杂质能级所束缚的电子和空穴也可以产生光跃迁，如图4所示：（a）中性（即未电离的）施主杂质与导带之间的跃迁；（b）价带与中性受主杂质之间的跃迁；（c）价带与中性施主杂质之间的跃迁；（d）中性受主杂质与导带之间的跃迁。与激子吸收不同，激子吸收是发生在分立能级与完全确定的主能带之间，而杂质吸收是杂质能级与整个能带之间的跃迁。