Электронные дефекты свободные электроны и дырки

У11,2. ЭЛЕКТРОННЫЕ ДЕФЕКТЫ СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ И ДЫРКИ [c.151]

Иногда кроме этих дефектов рассматривают электрические дефекты (свободные электроны, поляроны, положительные дырки и др.), термические дефекты (фононы) и различные сочетания и скопления первичных дефектов. [c.55]

Химическая адсорбция происходит в тех случаях, когда свободный электрон или дырка реагирует на поверхности с молекулой из газовой фазы (такую адсорбцию называют соответственно адсорбцией акцепторного или донорного типа). Эти носители зарядов возникают при термическом возбуждении дефектов и отталкиваются от поверхнос- [c.28]

В случае полупроводников свободные валентности (свободные электроны и электронные дырки) появляются вследств 1е неполной координированности атомов кристаллической решетки. Обычно зто связано с различными дефектами кристалла полупроводника. Например, узел кристалла, в котором отсутствует катион, ведет себя как отрицательный заряд, отталкивая электроны в ближайших узлах. В результате эти электроны могут быть вытеснены из валентной зоны в зону проводимости. [c.241]

Существуют также ионные кристаллы, у которых электронная разупорядоченность не сопряжена с ионной. Типичный представитель таких кристаллов — СиО, дающий кристаллы стехиометрического состава без заметного избытка металла или кислорода. Электронная разупорядоченность СиО обусловлена тем, что электрон из электронной оболочки двухвалентного иона меди, находящегося в узле решетки, покидает свое место и двигается в решетке как свободный электрон. В месте отрыва электрона остается положительная дырка, т. е. соблюдается равенство концентраций электронов проводимости и дырок. Но в противоположность ионным дефектам, представляющим собой локализованные нарушения, электронные дефекты обладают энергетическими уровнями, размазанными по всему кристаллу. [c.173]

При использовании полупроводников (оксиды, сульфиды никеля, молибдена и некоторых других переходных металлов) свободные валентности (свободные электроны и электронные дырки) появляются вследствие неполной координированности атомов поверхности кристаллической решетки и в результате различных дефектов кристалла полупроводника. [c.213]

Весьма вероятно, что во многих случаях переходный комплекс образуется с прямым участием дефектов и примесей полупроводника или атомов (ионов) его решетки, а свободные электроны и дырки, регистрируемые по электропроводности, являются индикаторами дефектности структуры и участвуют в выравнивании возникающих локальных зарядов и нарушения равновесий соотношения форм. И при этом определенная корреляция электронных и каталитических свойств сохранится,, но смысл ее будет совсем иным. [c.19]

В общем случае, что также было показано, одна и та же хемосорби-рованная частица на одном и том же адсорбенте может быть одновременно как акцептором, так и донором, обладая определенным сродством как к свободному электрону, так, в то же время, и к свободной дырке. Заметим, что структурные дефекты подобного рода, выполняющие одновременно функции акцептора и донора хорошо известны в теории твердого тела. [c.21]

Фотопроводимость диэлектриков тесно связана с оптическим поглощением. Освобожденный при поглощении света электрон может свободно двигаться в зоне проводимости до тех пор, пока не будет захвачен какой-либо ловушкой. Иногда удобнее измерять электропроводность, а не поглощение света, хотя количество извлекаемой информации о характере ионизации и концентрации дефектов в обоих случаях будет одинаковы . Характеристическое время пребывания в зоне проводимости электрона, выбитого из валентной зоны достаточно жесткими квантами, или время пребывания дырки в валентной зоне называют временем жизни . [c.78]

К., не содержащий примесей, с идеально правильной кристаллич. структурой, при абс. пуло должен быть совершенным изолятором. При темп-ре, отличной от абс. нуля, возникает собственная проводимость, причем носителями электрич. тока являются пе только свободные электроны, но и т. наз. дырки , образующиеся после ухода электронов. Дефекты структуры также влияют на электропроводность, вызывая обычно дырочную проводимость. Принимается, что для чистого К. при комнатной темп-ре уд. сопротивление должно составлять величину порядка 10 ом см. Электрич. свойства К. очень сильно зависят от примесей. Добавляя элементы V гр. периодич. системы, замещающие К. в решетке с освобождением электронов, получают кристалл К., к-рый проводит ток почти полностью с помощью электронов (т. наз. ге-тип проводимости) введение элемента III группы приводит к созданию дырочной проводимости (р-тии). Диэлектрич. проницаемость К. равна 12. К. диамагнитен, с атомной магнитной восприимчивостью —5,3-10 в. Для К. характерна прозрачность для длинноволновых ИК-лучей. Показатель преломления К. 3,87. Ат. радиус (при четверной координации и ковалентной связи) 1,175 А, ионный радиус 0,39A. Ввиду [c.402]

Связь такого типа будем называть слабой гомеополярной связью. Адсорбированный атом А, находящийся в состоянии слабой гомеополярной связи с поверхностью, представляет собой структурный дефект, нарушающий строго периодическую структуру поверхности. По отношению к свободным электронам и дыркам кристаллической решетки этот структурный дефект играет двоякую роль он является, вообще говоря, как центром локализации для свободного электрона, так и центром локализации для свободной дырки. [c.916]

Процесс (П1.26) представляет собой освобождение дырки, или захват электрона из валентной зоны на уровень У ха, процесс (П1.29) — выброс электрона с уровня Уз в зону проводимости и, наконец, процесс (П1.30) — рекомбинацию свободных электрона дырки. Следовательно, ц и Е — термические расстояния энергетических уровней Ч га и Уз от соответствующих зон , а Eg — ширина запрещенной полосы. Если эти величины известны, что может быть в том случае, когда соответствующие дефекты участвуют в процессах люминесценции и фотопроводимости и могут быть идентифицированы, величину Ев удается определить по известному значению Ев. При расположении уровней показанном на рис. 35, г в будет меньше вд, а потому, как это вытекает из уравнения (П1.15), [c.89]

На зонной диаграмме расстояние локального уровня от зоны проводимости отвечает энергии ионизации дефекта с образованием свободного электрона. Принято обозначать уровень символом захватившего электрон дефекта, т. е. дефекта в состоянии, которое является исходным в этом процессе. В процессах, приводящих к освобождению дырки, оно, наоборот, является конечным. Поэтому энергия реакции (111.28) указывается на зонной диаграмме положением уровня У гп, а реакции У гп- У"гп- -Л — положением уровня У"гп по отношению к валентной зоне. Вообще следует помнить, что зонная схема является диаграммой энергий, которые относятся не к дефектам, а к процессам, в которых участвуют эти дефекты, и потому, обозначая уровень символом дефекта, следует указывать, к какому состоянию последнего — начальному или конечному — относится этот символ. [c.89]

Следует заметить, что свободные электроны и дырки выступают здесь как равноправные участники процесса наряду с атомными дефектами. [c.181]

Для механизмов катализа существенно наличие двух типов полупроводников п-полупроводников с электронным типом проводимости и р-полупроводников с дырочным типом проводимости. Рассмотрим эти понятия. Если в результате дефекта поверхности или решетки кристалла, включения иримеси, нарушения стехиометрии в многокомпонентном полупроводнике на одном из атомов решетки образуется избыточный отрицательный заряд, то он будет странствовать по решетке, создавая электронную проводимость. Кристалл при этом остается электронейтральным, что, например, видно при включении нейтрального атома Си в решетку Си 0 ".. Аналогично, наличие электронной вакансии, т. е. свободной дырки, означает, что один из атомов решетки несет избыточный положительный заряд, наиример ион Си++ в той же решетке СиТО". В энергетическом спектре полупроводника появление таких избыточных электронов или образование дырок приводит к появлению, соответственно, донорных или акцепторных локальных уровней, с которых либо электроны легко переходят в зону проводимости, образуя электронный полупроводник, либо электроны из валентной зоны [c.31]

В связи с тем, что твердофазные реакции связаны с переносом вещества, можно ожидать существенного влияния нестехиометрии на диффузионные процессы в окислах. Рассмотрим окисел типа МО с собственным разупорядочением типа Шоттки. Для простоты изложения ограничимся дефектами четырех видов — вакансия в металлической подрешетке с отрицательным зарядом W , 1 0 вакансия в кислородной подрешетке с положительным зарядом е —свободные электроны —электронные дырки. Они связаны между собой уравнениями [c.65]

В случае полупроводников (оксиды, сульфиды никеля, молибдена, вольфрама и некоторых других переходных металлов) свободные валентности (свободные электроны и электронные дырки) появляются вследствие неполной координированности атомов поверхности кристаллической решетки и в результате различных дефектов кристалла полупроводника. Например, узел кристалла, в котором отсутствует катион, ведет себя как отрицательный заряд, отталкивая электроны в ближайших узлах. В результате эти электроны могут быть вытеснены из валентной зоны в зону проводимости. Появление электронов (или дырок) в зоне проводимости может быть вызвано также присутствием в кристалле различных примесей, обладающих электро-нодонорными (или электроноакцепторными) свойствами, а также нарушениями стехиометрического состава. На поверхности кристалла электроны (или дырки) проводимости будут играть роль свободной валентности или активных центров. [c.313]

Неравновесный характер люминесценции связывается с перераспределением энергии внутри атомов (молекул) или с ионизацией атомов и последующей рекомбинацией свободного электрона (свободной дырки) с ионизованным атомом (когда мы имеем дело с неорганическими твердыми телами). В последнем случае условием появления люминесценции является существование специфических дефектов кристаллической решетки, обусловленных наличием посторонних (активирующих) примесей или нестехиометричностью химического состава вещества. Эти дефекты получили название центров свечения, а вещества, люминесценция которых обусловлена наличием такого рода центров свечения, называют кристаллофосфорами или просто фосфорами. Следует иметь в виду, что для кристаллофосфоров характерны и другие виды дефектов, в частности центры прилипания или ловушки, также играющие важную роль в люминесценции. [c.8]

В ряде работ [5—7] Ф. Ф. Волькенштейна было показано, что такой структурный дефект оказывается центром локализации для свободного электрона или свободной дырки решетки. Захват свободного носителя заряда таким центром локализации приводит к изменению характера связи между адсорбированной частицей и решеткой адсорбента. В связи с этим было указано на наличие двух форм хемосорбции, соответствующих двум типам связи. [c.13]

В ряде расчетных работ [8—10] было показано, что хемосорбированная частица, рассматриваемая как некий структурный дефект поверхности, оказывается центром локализации для свободного электрона решетки, служа для него ловушкой и выступая, таким образом, в роли акцептора. Или же (это зависит от природы частицы) она может служить центром локализации для свободной дырки, выступая, таким образом, в роли донора. [c.27]

Важным свойством дефектов является то, что они, как правило, служат центрами прилипания для свободных электронов и дырок, т. е. обладают свойством локализовать около себя свободные валентности поверхности. Так, например, пустой металлоидный узел в решетке Л Ш служит ловушкой для свободного электрона, в то время как междоузельный металлический атом является ловушкой для свободной дырки. Таким образом, дефекты, участвуя в реакциях друг с другом, вступают также в реакции с электронами и дырками решетки, т, с. в реакции, представляющие собой ионизацию и нейтрализацию дефектов. [c.153]

Миграция атомных дефектов, переориентация ассоциатов Свободные электроны, дырки Концентрация электронов или дырок энергетические уровни доноров или акцепторов [c.166]

Концентрация электронов или дырок энергетические уровни доноров или акцепторов Свободные электроны и дырки электронная поляризация атомных дефектов [c.166]

Свободные электроны и дырки (зонная структура) атомные дефекты (тип и валентность атомов окружение, энергетические уровни) [c.167]

Свободные электроны и дырки Свободные электроны и дырки Атомные дефекты Электроны и дырки собственные электроны и дырки [c.167]

Для кристаллов, в которых имеются носители тока только одного типа (т. е. либо свободные электроны, либо дырки), эффект Холла и термоэлектродвижущая сила однозначно связаны с концентрацией носителей тока. Более того, по знаку этих эффектов можно определить, какие носители тока, электроны или дырки, участвуют в электропроводности. Величина проводимости (а) зависит как от концентрации, так и от подвижности (v) носителей. Поэтому, комбинируя результаты измерений проводимости и эффекта Холла или термоэлектродвижущей силы, можно вычислить значения подвижностей. Величина подвижности лимитируется разного рода процессами рассеяния рассеянием на акустических и оптических колебаниях кристалла (решеточное рассеяние) и рассеянием на дефектах (примесное рассеяние). Рассеяние каждого типа по-разному зависит от температуры. Следовательно, анализируя температурную зависимость подвижности, можно найти доли рассеяния по разным механизмам и, что особенно интересно для нас, вклад примесного рассеяния. Примесное рассеяние наиболее сильно на заряженных дефектах, причем чем больше заряд, тем оно сильнее. Таким образом, тщательный анализ этого явления дает возможность получить информацию не только о наличии примесных дефектов, но и об их заряде. [c.174]

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]

Если теперь от идеаятшой поверхности перейти к реальной, то необходим учет возможных дефектов на поверхности, приводящих к нарушению строгой периодичности решетки. Дефекты решетки могут выполнять двоякую роль. Некоторые из них являются акцепторами электронов и дырок, т. е. ловушками для электронов проводимости и дырок. Ввиду локализации свободного электрона или дырки у дефектов, последние можно рассматривать как адсорбционные центры, так как столкновение адсорбирующихся атомов с таким дефектом должно приводить к образованию адсорбционной связи благодаря наличию локализованного электрона или дырки. Другая часть дефектов является донорами электронов, т. е, поставщиками электронов для зоны проводимости, тем самым увеличивая число возможных адсорбционных центров. [c.164]

Если частицы заряжены (заряженные дефекты, электроны или дырки), определяют электрохимический потенциал 1/, он соответствует химическому потенциалу, но, кроме того, содержит член, учитывающий заряд и электростатический потенциал. В гл. 2 мы показали, что электрохимический потенциал (или парциальная молярная свободная энергия) электрона идентичен уровню Ферми (энергии Ферми). В состоянии равновесия свободная энергия Гиббса в пределах одной [c.89]

Изложенная точка зрения представляется перспективной при исследовании вопроса об образовании F-центров при действии рентгеновых лучей. Экспериментальные данные [7] позволяют представить схематически механизм этого процесса следующим образом. Действие радиации приводит к повыще-нию концентрации свободных электронов и дырок (либо экситонов). В присутствии свободных носителей либо экситонов существенно отлична от нуля вероятность теплового образования дефекта Френкеля с одновременным захватом электрона междоузельным атомом (энергетический уровень ем) и дырки отрицательно заряженной вакансией аниона (энергия 8 ). При этом энергия, затраченная на удаление атома из узла, W, существенно компенсируется выделением энергии sm+ v Это обстоятельство, как и в предыдущем примере, может существенно увеличить вероятность теплового рождения дефекта по сравнению со случаем, когда такое рождение не сопровождается захватом электрона и дырки на уровни образующегося дефекта. Однако оценка, аналогичная приведенной, для случая одновременного захвата электрона и дырки несколько затруднена. Этот вопрос также нуждается в дальнейшем рассмотрении. [c.222]

Сначала представим себе, что чужой атом, заменяющий один из атомов решетки, имеет лишь три валентных электрона. На рис. 25 изображен атом бора, находящийся в решетке кремния. Ясно, что атом бора располагает только тремя электронами, в то время как О бщая система пот1ребовала бы четыре валентных электрона. Необходимый четвертый электрон извлекается из обычной (нормальной) оболочки кристалла (например, в случае кремния электрон 2р) или же он оставляет после себя положительную частично свободную дырку, переходящую из атома в атом по соседству с дефектом. [c.42]

В этом случае первичный акт поглощения света приводит к образованию экситона, а не свободного электрона или дырки. Такой экситон, странствуя по кристаллу, может встретиться с дефектом решетки и аннигилировать на нем. При этом энергия экситона может быть использована для ионизации дефекта, т. е. для перевода электрона или дырки, локализованных на дефекте, в свободное состояние (механизм Лашкарева — Жузе — Рывкина [108—109]). Если таки.м дефектом является чужеродная частица, хемосорбированная на поверхности кристалла, то результатом будет изменение [c.141]

Дефекты кристалла оказывают на теплопроводность двоякое влияние. Прежде всего они могут способствовать увеличению теплопроводности. Это происходит в том случае, когда дефекты, перемещаясь в температурном градиенте, в той или иной форме переносят энергию. Эффекты такого типа наблюдались как в металлах, так и в полупроводниках, где свободные электроны и дырки переносят избыточную кинетическую энергию. Так, например, было обнаружено, что теплопроводность PbS и РЬТе растет с увеличением концентрации свободных электронов [100]. Очень большой эффект наблюдается, если электроны и дырки возникают в результате собственного возбуждения, двигаясь вместе в температурном градиенте. В этом случае переносится не только кинетическая энергия, но и энергия собственного возбуждения [101]. Вместе с тем часть тепла, переносимая колебаниями решетки (фононы), может умень-ишться вследствие рассеяния фононов на дефектах. Этот эффект преобладает при низких температурах, причем рассеяние на каждом виде дефектов имеет типичную температурную зависимость. Поэтому изучение температурной зави-силюсти теплопроводности может дать ценные сведения, касающиеся как атомных, так и электронных дефектов [102]. [c.180]

В отличие от окиси цинка окись алюминия, обладающая большой шириной запрещенной зоны, при комнатной температуре характеризуется крайне малой электропроводностью (порядка 10 что затрудняет проведение измерений электропроводности, особенно при хемосорбции кислорода. Однако установленные кинетические закономерности дают возможность выдвинуть ряд предположений об участии свободных избыточных носителей тока в процессах радиационной хемосорбции на этом твердом теле. Так, из экспериментальнглх данных, приведенных на рис. 6, а и 6,6, можно сделать вывод, что в процессе радиационной хемосорбции водорода и кислорода решающую роль играют коротко-живущие радиационные дефекты. Такими дефектами могут быть либо свободные избыточные электроны и дырки, либо электроны и дырки в мелких ловушках. Учитывая, что кислород всегда является акцептором электронов, естественно предположить, что радиационная хемосорбция происходит на свободных электронах или на электронах, расположенных на сравнительно неглубоких уровнях. Очевидно также, что водород является донором электронов и его хемосорбция под действием у-излуче-ния сопровождается захватом дырок. [c.249]

Квантовомеханическое исследование процесса взаимодействия молекулы гзза с поверхностью кристалла показывает, что в зависимости от вида молекулы и кристаллической решетки такое взаимодействие может быть различным как по характеру образующейся связи и прочности ее, так и по изменению свойств молекулы в адсорбированном состоянии. В образовании связи могут принимать участие электроны или дырки кристаллической решетки ( 55). Связь может образоваться не только за счет имевшихся свободных валентностей поверхностных атомов, но и за счет валентностей, возникаюш,их при взаимодействии поверхностных атомов с молекулой газа. В хемосорбированном состоянии молекула может вновь оказаться в валентно насыщенном состоянии или перейти в состояние радикала или в ионо-радикальную форму. Во многих случаях за время пребывания молекулы в хемосорбированном состоянии может изменяться характер связи ее с поверхностью кристалла, состояние ее и энергия связи. Для полупроводниковых адсорбентов введение донорных или акцепторных примесей, вызывая изменение в соотношении энергетических уровней электронов в кристалле, может влиять ыа характер хемосорбционных процессов. Подобное же влияние могут оказывать и различные структурные дефекты поверхности. [c.371]