Примесные центров с вакансиями

Суш ественным источником неоднозначности и неопределенности кинетики и механизма реакций с участием твердых тел, даже в случае монокристаллов, является фактор неоднородности, т. е. различие свойств атомов и ионов, расположенных на вершинах, ребрах и гранях кристал-пов различия свойств атомов и ионов граней с разными индексами различия, обусловленные дефектами — вакансиями, междоузельными атомами и ионами, дислокациями, ионами с аномальной валентностью, примесными центрами, растворенными в кристаллах или адсорбированными на их поверхности [14]. [c.12]

Примесные центры в СеОа. В этом окисле были исследованы примесные центры трехвалентных редких земель, которые являются преобладающими. Изучение спектров ЭПР (проводившиеся совместно с сотрудниками Казанского университета) показало, что основными компенсирующими центрами заряда трехвалентных р. з. э. являются вакансии кислорода. Ионы [c.97]

Примесные нестехиометрические соединения имеют, как правило, несколько локальных донорных или акцепторных уровней в запрещенной зоне, из которых одни связаны с собственными атомными дефектами — междуузельными атомами или вакансиями, а другие — с примесными центрами, рассмотренными в предыдущем разделе. [c.44]

ВИЯ электронейтральности (5.21). В предельном случае высоких концентраций примеси можно считать, что избыточный заряд примесных центров (эффективный заряд дефектов замещения Аг ) целиком компенсируется эффективным зарядом собственных дефектов (вакансий или междуузельных ионов соответствующего знака). Поэтому, оставляя в уравнении (5.21) по паре компенсирующих друг друга слагаемых, для кристаллов с различными типами собственной ионной разупорядоченности получаем следующие приближенные рещения. [c.140]

В области столь высоких концентраций заряженных дефектов становится важным их кулоновское взаимодействие [36], которое тем сильнее, чем меньше среднее расстояние между частицами, т. е. чем выше концентрация примеси. Благодаря силам кулоновского притяжения противоположно заряженные дефекты — центр замещения и вакансия — стремятся расположиться как можно ближе друг к другу. Поэтому при достаточно низких температурах наиболее устойчивы будут конфигурации, при которых примесный ион и вакансия находятся в соседних узлах, образуя своего рода квазимолекулу, которую принято называть комплексом. Для отрыва вакансии от примесного центра и удаления их на большое расстояние, другими словами, для диссоциации комплекса, необходимо затратить энергию, равную энергии их взаимного притяжения. [c.141]

Здесь нет необходимости подробно исследовать систему квазихимических уравнений, описывающих дефектную структуру оксида, легированного серой. Достаточно заметить, что наличие примесных центров с положительным эффективным зарядом вследствие условия электронейтральности неизбежно должно приводить к увеличению концентраций всех точечных дефектов, обладающих отрицательными эффективными зарядами, в том числе катионных вакансий и кГ, а следовательно, [c.280]

К точечным дефектам относятся уже обсуждавшиеся выше дефекты в кристаллах простых веществ чужеродные (примес-ные) атомы, или ионы, которые замещают в кристаллической решетке частицы основного вещества или внедряются в междоузлия (окраска рубина, изумруда, алмаза вызвана примесными атомами) комбинации вакансий с электронами (центры окраски) и др. [c.178]

Дефектность кристаллической решетки алита. Внедрение примесных ионов в кристаллическую решетку минерала приводит к созданию локальных дефектов, изменяющих ее энергию. Твердые растворы трехкальциевого силиката обладают значительным количеством точечных дефектов, таких, как вакансии, свободные носители заряда (электроны и дырки), центры термолюминесценции, парамагнитные центры, полученные при облучении образцов. Для определения концентрации точечных дефектов в алите промышленных клинкеров необходимо либо выделить минерал из клинкера, либо учесть влияние дефектности строения остальных фаз, что в настоящее время чрезвычайно затруднительно. [c.235]

Хотя азотная природа центра А не вызывает сомнения, конкретная модель его в настоящее время, по-видимому, не может считаться окончательно установленной. Можно предполагать, что центр представляет собой два атома азота в замещающем положении, хотя, по мнению Ю. А. Клюева и др., ему соответствует объемное примесное образование размерами 4 10 м. Азотная природа центра В была подтверждена активационным анализом, выполненным на природных алмазах, спектр поглощения которых в однофононном районе был представлен только В-полосами. Центр был идентифицирован как дефектно-пространственное образование в виде дислокационной петли. В качестве конкретной модели центра предложены скопление вакансий, стабилизированное примесным азотом. [c.415]

Спектр обусловлен центром, образующимся при захвате вакансии примесным азотным центром В1 [290], Образуется в результате отжига радиационных дефектов, [c.120]

Центр представляет собой вакансию, захваченную изолированным примесным атомо.м азота [291], [c.120]

Анализ экспериментальных данных показывает, что в случае щелочно-галоидных фосфоров, активированных серебром, отдельные спектральные полосы, например 288 тр, у КС1—Ag, обусловлены центрами, представляющими собой своеобразные f-центры, в которых один из шести катионов, смежных с вакантным узлом иона галоида, является ионом серебра [246, 279]. Иными словами, галоидная вакансия и расположенный с нею рядом примесный ион действуют в качестве единой ловушки электронов. Если учесть, что энергия ионизации атомов серебра (7,54 эв.) больше, чем у атомов щелочного металла (для натрия и калия соответственно 5,12 и 4,34 эв.), то естественно ожидать, что энергия связи электрона в Л-центре будет больше, чем в обычном f-центре. Это действительно имеет место, так как полоса поглощения Л-центров значительно смещена относительно f-полосы в коротковолновую область спектра. Если кроме указанного учесть также, что отношение атомных радиусов к ионным для серебра значительно меньше, чем для щелочных металлов, то можно заключить, что электрон в Л-центре будет теснее связан с ионом серебра, чем с каждым ионом щелочного металла в отдельности. Указанные факты, однако, не позволяют отождествить Л-центр с атомом серебра, так как полная энергия связи электрона в Л-центре определяется его энергией взаимодействия не только с ионом серебра, но и с вакантным узлом иона галоида и пятью смежными катионами щелочного металла. Иными словами, Л-центр, или атомарный центр серебра, представляет собой квазинейтральный атом серебра, расположенный по соседству с галоидной вакансией. Такая интерпретация Л-полосы основана на следующих экспериментальных данных. [c.168]

Строго говоря, если рассматривать электрон и дырку как дефекты, то комбинация одного из них с атомным дефектом (т. е. неионизованный центр) представляет собой пару ассоциированных дефектов подобным же образом можно считать, что примесный атом в узле решетки ассоциирован с вакансией. [c.60]

Наряду с решеточными вакансиями, важнейшим типом точечных дефектов в нитридах являются примесные центры, наличие которых зачастую зависит от условий синтеза конкретных образцов. В свою очередь, легирование нитридов различными изо- и ге-теровалентными примесями рассматривается как один из наиболее эффективных приемов направленного регулирования их физико-химических характеристик. Некоторые вопросы зависимости оптических, электрических, термических свойств, условий роста нитридных пленок и гетероструктур, включающих BN, A1N, GaN, InN, от присутствия примесных центров обсуждаются в обзорах [44—49]. [c.43]

Фотохимическая активация сводится к воздействию ультрафиолетового света на систему, содержа щую катализаторы и молекулы реагентов. Исследованиям изменений, происходящих в таких системах, посвящены работы А. И. Теренина с соавторами [191, 192], в которых установлено, что сорбированные молекулы на сорбентах могут после облучения находиться в форме катионов или катион- и анион-радикалов. Считают [32], что центрами, поглощающими кванты света, являются вакансии или примесные центры, содержащиеся в кристаллической решетке твердых тел, особенно расположенные в поверхностном слое твердого тела, а молекулы реагирующих веществ не поглощают света. Фотоактивация твердых тел в большей степени зависит от строения поверхности адсорбентов или катализатора и в меньшей — от строения кристаллической решетки и природы объемных составляющих (MgO, ZnO, AI2O3 и т. д.). Роль каталитических центров, подвергающихся фотоактивации, сводится к передаче энергии молекулам реагирующих веществ. Следовательно, каталитические центры являются передатчиками энергии [191]. [c.169]

Условия для существования примесных центров могут быть созданы различными способами, (а) Замещение атома основной решетки на элемент с нормально большей валентностью вызывает появление избыточного положительного заряда и связанного с ним электрона. Наиболее ярким примером примесей этого типа являются примеси в германии и кремнии. В ряду углерод, кремний и германий образуются ковалентные структуры с алмазной решеткой. Тепловое воздействие посредством фононного механизма может вызывать появление собственной проводимости в этих веществах. Однако если элемент с валентностью, которая нормально больше четырех, замещает атом в такой решетке, то плотность его электронного облака будет стремиться принять тетрагональное распределение, характерное для алмазной решетки. Чтобы была достигнута такая форма распределения электронного облака, элемент образует частично ионные связи, причем получается однократно заряженный ион совместно с квазисвободным электроном, расположенным около атома примеси. Энергия связи этого электрона меньше энергии связи в вакууме в К раз, где К — диэлектрическая постоянная среды. Следовательно, такие дефекты в основном ионизированы. Это характерно для полупроводников п-типа. (б) Замещение атома в решетке полуметалла на элемент с валентностью, нормально более низкой, производит эффект, обратный только что рассмотренному. Для того чтобы распределение электронного облака было близким к тетрагональному, элемент должен приобрести добавочный электрон, который он получает из кристаллической решетки вблизи от своего местоположения. В результате образуется положительная дырка, локализованная около атома примеси. Как и ранее, энергия связи положительных дырок станет меньше в К раз и, следовательно, дырки будут в основном ионизированы. Это типично для примесных дырочных полупроводников, (в) Вакансии в решетке и атомы или ионы в междуузлиях. Так как дефекты решетки подробно рассматриваются в другой главе этой книги (гл. 2), мы остановимся только на отдельных моментах. [c.171]

Кроме того, в любой реакции с участием твердых тел, даже для монокристаллов, приходится считаться с неоднородностью. Это — различие свойств атомов и ионов, расположенных на вершинах, ребрах и гранях кристаллов, различия свойств атомов и ионов граней с разными индексами, наконец, различия, обусловленные дефектами — вакансиями, между-узельными атомами и ионами, дислокациями, ионами с аномальной валентностью, примесными центрами, растворенными в кристаллах или адсорбированными на их поверхности. Но реальные катализаторы всегда поликри-сталличны. Обычно это пористые тела, состоящие из большого числа отдельных гранул. Часто при этом они двух- и трехфазны. Последнее справедливо для всех нанесенных и смешанных катализаторов, а таких большинство. Благодаря этому появляются новые физико-химические источники неоднородности межкристаллитные границы, межфазовые границы, дополнительные твердые растворы и промежуточные фазы. К этому добавляются различия в доступности и в кривизне поверхности, в порах и капиллярах различных размеров. [c.11]

Дефекты, которые могут ионизоваться (с отрывом электрона), такие, как атомы Р в Si или / -центры в Na l, называют доносами те же дефекты, которые ионизуются в результате захвата валентных электронов, такие, как А1 в Si или вакансии свинца в PbS, называют акцепторами. Энергия, необходимая для осуществления подобной ионизации, часто довольно незначительна (как мы увидим в разд. 4.1), поэтому ионизация является достаточно полной уже при комнатной температуре. Так, введение примесей элементов И1 или V групп в твердое тело типа кремния служит прямым методом достижения избыточной концентрации дырок или электронов, и при комнатной температуре избыточная концентрация дырок или электронов по существу равна концентрации примесей вследствие почти полной их ионизации. При более низких температурах носители заряда постепенно замораживаются на примесных центрах. [c.56]

В [30], [31] были подробно изучены электрофизические свойства Gосновным механизмом рассеяния электронных волн является рассеяние на катионных вакансиях. Введение примесных атомов (до 1 ат.%) не привело к появлению примесной проводимости (за исключением иримесей Bi и I2) и к изменению концентрации носителей. Исходя из развитых в [32] представлений, авторы объясняют это тем. что велич1ша дополнительного электрического поля, вызванного появлением вакансий, нарушающих периодичность, превышает энергию активации примесных центров, так что образование последних делается невозможным. В [30] был сделан вывод, что сходство названных структур с аморфными — стек.ггообра.чяь м 1 — полупроводниками позволяет счи- [c.383]

В [30], [31] были подробно изучены электрофизические свойства 1по,бб7 [ 0,333 Те. Было показано, что основным механизмом рассеяния электронных волн является рассеяние на катионных вакансиях. Введение примесных атомов (до 1 ат. %) не привело к появлению примесной проводимости (за исключением примесей Bi и Ь) и к изменению концентрации носителей. Исходя из развитых в [32] представлений, авторы объясняют это тем, что величина дополнительного электрического поля, вызванного появлением вакансий, нарушающих периодичность, превышает энергию активации примесных центров, так что образование последних делается невозможным. В [30] был сделан вывод, что сходство названных структур с аморфными — стеклообразными — полупроводниками позволяет считать их промежуточными структурами между аморфными и нормальными кристаллами. Примесь меди к ОагТез в концентрациях 10 до 10 ат. % от числа атомов Ga ведет не только к значительному увеличению периода идентичности (до 2,7%), но и сильному падению АЕ, вплоть до потери полупроводниковых свойств [34]. Механизм явления неясен [10]. [c.554]

Поскольку примесные центры azr являются акцепторами электронов, а кислородные вакансии 1/q — донорами, фактически имеет место реакция [c.14]

Очевидно, что концентрация кислородных вакансий равна концентрации примесных центров и однозначно определяется количеством растворенного СаО. У обычно используемых электролитов с 15% (мол.) СаО вакантны 7,5% кислородных узлов. Высокая концентрация кислородных вакансий обусловливает легкость переноса кислородных ионов через электролит. Что касается свободных электронов, ответственных за появление электронной проводимости, то они возникают в решетке 2гОг двояким путем за счет переброса электронов из валентной зоны в зону проводимости и за счет потери кислорода стехиометрическим кристаллом [c.14]

Центр КС1 Т1 представляет собой примесь в катионной под-решетке кристалла КС1. Рассмотрим теперь модель КРЭЯ для расчета электронной структуры примесного центра в анионной подрешетке— /-центра в кристалле КС1 (ион Н в анионной вакансии). [c.271]

Эффект нейтрализации осугцествляется не только с помогцью примесей соответствующей валентности и знака заряда, но и благодаря захвату заряженных свободных частиц — электронов или дырок, малое число пар которых возникает и в диэлектриках в результате того или иного возбуждения — термического, радиационного, светового. При захвате в ловущку (положительно заряженные примесный центр или вакансия) электрона в таком кристалле образуется избыток дырок, и он приобретает дырочную проводимость. Тем самым такие дефекты являются акцепторами. Если ловущка заряжена отрицательно, она является своеобразным донором, и кристалл приобретает электронную проводимость. [c.316]

Исследование природы парамагнитных центров (ПМЦ) в Y-облученных образцах методом электронного парамагнитного резонанса позволило установить присутствие двух типов дефектов в кристаллических решетках твердых растворов 3S электроны и дырки, локализованные вблизи примесных атомов, и электроны и дырки, захваченные катионными и анионными вакансиями, а также другими дефектами, присутствовавшими в кристаллах до облуче- [c.235]

Внедрение различных ионов, модифицирующих структуру минерала, приводит к образованию дополнительных дефектов, концентрация которых определяется главным образом количеством, химической природой примесных ионов и способом образования твердого раствора. Как установлено, концентрация дислокаций в этом случае достигает 4,Ы0 м . Наибольшее количество дислокаций определено в образцах, содержащих TiOa, МпгОз, SO3, РегОз, СоО, NiO, ВаО, НагО и их комбинации. Наиболее эффективными являются добавки Ti02 и SO3, которые непосредственно деформируют анионную подрешетку структуры, а также железосодержащие добавки, приводящие к образованию значительного количества мелких ямок травления. Концентрация свободных носителей заряда в образцах изменяется в более широком интервале (в 10" раз). К числу наиболее дефектных следует отнести в первую очередь кристаллы, содержащие ионы Na+, Mg +, Mn +, Ва +, Ti"+, d2+. Содержание наведенных парамагнитных центров, локализованных на кислородных, кальциевых и кремниевых вакансиях, изменяется в узком концентрационном интервале (в 10 раз) при высокой их концентрации. [c.239]

Основные виды адсорбции по энергетике взаимодействия были уже рассмотрены выше (гл. 5), но адсорбент-катализатор нас интересовал лишь с точки зрения снижения энергии активации реакций, идущих в газовой среде. Здесь мы рассмотрим механизм адсорбции на границе раздела фаз. Значительная неуравновешенность частиц, образующих поверхность раздела, создает свободную энергию поверхности, которая распределена неравномерно, особенно на границе раздела газ (или жидкий раствор) —твердое тело, так как граница раздела со стороны газа или жидкой фазы в силу своей подвижности в большей степени подвержена релаксаци.ч. На границе раздела твердой фазы наряду с участками высокой активности наблюдаются участки малой активности. Так, например, наиболее активные участки металлических поверхностей — скопления вакансий, выходы краевых или винтовых дислокаций, наличие примесных атомов и ступеней, образующихся на кристаллической поверхности (см. гл. 4). Нарушения кристаллической структуры особенно характерны для тонкораздробленных кристаллов, обладающих высокой активностью. Такого типа кристаллы и используются в качестве катализатора после осаждения их на какой-нибудь инертной подложке. Образование на поверхности кристаллов центров различен активости схематически показано на рис. 117. [c.216]

ЦЁНТРЫ ОКРАСКИ, дефекты кристаллич. решетки, поглощающие свет в спектральной области, в к-рой собств. по-шощение кристалла отсутствует. Первоначально термин Ц. о. относился только к т. наз. F-центрам, обнаруженным впервые в 30-х гг. 20 в. в кристаллах галогенвдов щелочных металлов и представляющим собой анионные вакансии, захватившие электрон. В дальнейшем под Ц. о. стали понимать любые точечные дефекты кристаллич. решетки, поглощающие свет вне области собств. поглощения кристалла,- катионные и анионные вакансии, междоузельные ионы (собственно Ц. о.), а также примесные атомы и ионы (примесные Ц. о.). Ц. о. обнаруживаются во многах неорг. кристаллах и стеклах, а также в природных минералах. [c.343]

Исследование кинетики превращения С-центров в Л-центры под действием температуры показало, что она хорошо описывается феноменологическим уравнением Авраами, которое широко используется для описания процессов распада твердых пересыщенных растворов. Величина параметра процесса п свидетельствует о сферической форме Л-центров, или о прямоугольной и округлой формах пластин. Обращают на себя внимание более высокое значение энергии активации и низкая скорость процесса превращения С-центров в Л-центры. Причиной этого могут быть прежде всего структурные отличия исследованных алмазов. В частности, включения металла-растворителя в зависимости от их количества, размеров и распределения могут заметно видоизменять процессы диффузии примесных атомов, являясь эффективными стоками избыточных вакансий. Это влияние может усугубляться тем, что в ходе термической обработки, как показали визуальные наблюдения, идут процессы миграции и агрегации включений металла в кристалле. Впрочем, исследование процессов превращения С-центров в А-центры при 1770 К в вакууме показали также существенно более низкие скорости реакции, [c.429]

Д, в к. подразделяют на точечные, линейные, плоскостные (двумерные) и объемные. Элементарные типы точечных дефектов — вакансии, примесные атомы замещения или внедрения, В ионных кристаллах вакансии должны быть скомпенсированы так, чтЬбы кристалл в целом был элект-ронейтрален, поэтому точечные Д. в к. возникают парами и разноименно заряжены. Пара вакансий (отсутствукуг катион и анион) наз. дефектом Шоттки, вакансия в сочетании с внесенным катионом или анионом — дефектом Френкеля. Осн, линейные Д, в к,— краевая дислокация (обрыв плоскости, в к-рой расположены атомы, ионы или центры масс молекул) и винтовая дислокация (частичный разрыв такой плоскости с замыканием образовавшихся краев на параллельно расположенные плоскости). Двумерные Д. в к, связаны, в частности, с мозаичной (блочной) структурой реального кристалла в пределах отд. блоков существует структура, близкая к идеальной блоки повернуты друг относительно друга на неск. градусов, К двумерным Д, в к, относят плоскости, отграничивающие блоки, дефекты наложения слоев в плотной упаковке и др,, а также пов-сть кристалла. Объемные Д. в к. реализуются в виде скоплений точечных дефектов, каналов, включений. [c.152]

В случае полупроводников дефекты решетки можно рассматривать как новые примесные уровни в соответствии с положением последних в запрещенной зоне дефекты будут действовать либо как донорные , либо как акцепторные центры или будут неэффективны в отношении проводимости. Часть нарушений, зависящих от типа твердых тел, на которые влияет концентрация одного или обоих типов свободных носителей тока, можно назвать эффективными нарушениями . Так, например, Джеймс и Ларк-Горовиц [69] показали, что вакансии, образующиеся при облучении германия и кремния, отличаются акцепторным характером, тогда как соответствующие междоузельные атомы — донорным характером. Кроме того, дефекты решетки могут действовать как захватывающие центры по отношению к свободным носителям тока. Они также ведут себя как центры рекомбина- [c.216]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология