Энергетические зоны Зон энергетические

Рис. 75. Возникновение энергетических зон кристалла из энергетических уровней атомов по мере их сближения а — зоны не перекрываются б — зоны пе-

Металлическая проводимость возникает при наличии частично занятых электронами энергетических зон, в пределах которых электроны обладают высокой подвижностью. В непроводящих веществах (изоляторах) имеются полностью заполненные энергетические зоны, отделенные от свободных энергетических зон широкой запрещенной зоной (рис. А.26). У полупроводников ширина запрещенной зоны мала, так что уже при подводе тепловой энергии электроны могут переходить в более высоколежащие зоны. Поэтому в противоположность веществам с металлической проводимостью у полупроводников повышение температуры вызывает увеличение электропроводности. Тот же эффект может наблюдаться при воздействии световой энергии. Это объясняет фотопроводимость у селена. [c.360]

Из квантовой механики следует, что электрон, находящийся в изолированном атоме, не может обладать произвольной энергией существуют дискретные уровни энергии. При сближении друг с другом N атомов, образующих кристаллическую решетку твердого тела, каждый энергетический уровень расщепляется на N уровней, причем на каждом из них, согласно принципу Паули, может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Если число атомов очень велико, то N уровней будут настолько близки друг к другу, что их можно рассматривать как почти непрерывную энергетическую зону. Так, например, уровни валентных электронов образуют валентную зону, а более высокие незаполненные уровни — зону проводимости. Распределение уровней электронов в металлическом натрии показано на рис. 152. Здесь зона 35 является валентной, а зона Зр — зоной проводимости. [c.279]

Свечение кристаллофосфоров объясняется зонной теорией твердого тела. Кристаллофосфоры представляют собой ионные кристаллы с вкрапленными в них ионами активатора и плавня. В результате сильного взаимодействия с соседями энергетические уровни ионов кристалла расщепляются на больщое число уровней, образуя щирокие энергетические зоны. Число уровней, составляющих такие зоны, равно удвоенному числу взаимодействующих между собой ионов. У кристалла может быть несколько энергетических зон. Одни из них образуются вследствие расщепления энергетических уровней катионов, а другие — в процессе расщеплении энергетических уровней анионов. При этом каждая из образующихся зон является обобществленным уровнем всех катионов или всех анионов кристалла. Наиболее важными зонами, определяющими оптические свойства кристалла, являются самая высокая из заполненных электронами зон, образованная уровнями аниона основного вещества, и самая низкая из незаполненных зон, образованная уровнями катиона основного вещества. Первая зона называется валентной, а вторая — зоной проводимости. Между этими двумя зонами располагается запрещенная зона. Ее ширина в случае кристаллофосфоров колеблется от 2 до 10 эВ. [c.509]

Наиболее фундаментальными свойствами твердых тел, определяющими характер хемосорбции и катализа на них, без сомнения, являются параметры их энергетической зонной структуры энергия уровня Ферми, плотность состояний на границе Ферми, ширина энергетических зон и т. п. Рассчитывая эти характеристики с целью прогнозирования, желательно, разумеется, учитывать реальную структуру катализаторов во-первых, искажение энергетических зон близи поверхности, во-вторых, влияние дислокаций, дефектов, а в ряде случаев неупорядоченности структуры и, в-третьих, измене- [c.24]

Если все энергетические зоны твердого тела, в которых имеются электроны, полностью заполнены, то такое твердое тело называют диэлектриком. Если же верхняя зона заполнена примерно наполовину, вещество относят к классу металлов. В промежуточном случае, когда верхняя зона, содержащая электроны, имеет малую концентрацию пустых или заполненных состояний, вещество относят к классу полупроводников. На рис. 20 схематически представлены все три [c.43]

Если предположить, что структура энергетических зон нитридов ниобия и циркония подобна, то разница концентрации валентных электронов в них будет сказываться в основном в различной степени заполнения энергетической зоны. Предполагаемая теорией БКШ [3] связь между и плотностью электронных энергетических состояний у поверхности Ферми дает основание предположить, что различие характера концентрационной зависимости Гк в областях гомогенности ZrN и NbN отражает особенности хода кривой плотности состояний у поверхности Ферми при заполнении энергетической зоны, непрерывно возрастающей от ZrN до NbN стехиометрического состава и имеющей максимум при электронной концентрации между [c.160]

Известно, что при образовании молекул энергетический спектр электронов существенно меняется. Из локальных уровней изолированных атомов создаются энергетические зоны, единые для всего вещества. Зоны, соответствующие внутренним оболочкам атома в веществе, не имеют свободных мест для электронов. Вследствие этого электроны внутренних оболочек не могут переносить электрический ток. Валентные электроны образуют внешние оболочки. Степень заполнения валентной зоны и расстояния до следующей пустой зоны определяет электропроводность вещества. Наличие движения атомов и молекул создает условия для приобретения электронами энергии, необходимой для преодоления запрещенной зоны. В металлах валентная энергетическая зона электронов либо заполнена частично, либо перекрывает следующую энергетическую зону проводимости, что п определяет высокую электропроводность металлов. [c.111]

В 1 см металлического кристалла содержится порядка 1022—1023 атомов ), то N уровней сближаются, образуя энергетическую зону. Энергетические различия состояний в пределах зоны составляют всего лишь 10 эв, поэтому зону можно рассматривать как непрерывную полосу энергии. [c.133]

Чем длиннее цепь, тем больше число электронных состояний, на которые расщепляется 25-состояние атома (число состояний всегда равно числу атомов). Это остается справедливым и в том случае, когда мы накладываем цепочки из атомов лития одну на другую так, что в конце концов возникает пространственная решетка кристалла лития. Весьма существенно, что значения энергий этих электронных состояний заключены между нижней и верхней границами (см. рис. 20). Внутри этих границ все другие значения энергий образуют энергетическую зону (напомним, что в 1 г лития содержится 10 атомов ). Далее, для теории существенно, что энергетические зоны могут возникать не только из 5-, но и из р-электронных состояний. Электронные состояния энергетической зоны заполняются так же, как и электронные состояния атома, в порядке их [c.59]

Орбитали энергетической зоны заполняются двумя электронами, как и орбитали атома и молекулы, в порядке их расположения по энергиям и в соответствии с принципом Паули. Следовательно, максимально возможное число электронов в зонах, возникающих за 1 чет перекрывания s-, р-, d-, /-... атомных орбиталей, соответственно равно 2N (s-зона), 6N (р-зона), 10 N (/ -зона), 14 N (/-зона)... Зона, которую занимают электроны, осуществляющие связь, называется валентной (на рис. 75 степень заполнения валентной зоны показана штриховкой). Свободная зона, расположенная энергетически выше валентной, называется зоной проводимости. [c.116]

Напомним, что суммирование ведется по занятым электронами энергетическим зонам кристалла (индекс п) и интегрирование— по приведенной зоне Бриллюэна (индекс к ). Поэтому самосогласованный расчет одноэлектронных функций в каждой точке к зоны Бриллюэна фпк(г) связан с вычислением функций як во всей зоне Бриллюэна. [c.127]

Между валентной зоной и зоной проводимости, а также между энергетическими зонами и локальными уровнями, изображенными на рис. 20, возможны электронные переходы, имеющие в случае полупроводников и при не слишком низкой температуре тепловое происхождение. В результате таких переходов электрон может оказаться заброшенным в зону проводимости, посаженным на акцепторный уровень А или снятым с до-норного уровня О- [c.60]

Если твердое тело состоит из N одновалентных атомов с электронами в 5-состоянии, то в результате образуется одна энергетическая -зона, в которой являются разрешенными 2N состояний. Действительно, благодаря спиновому вырождению одну и ту же энергию могут иметь два электрона с противоположно ориентированными спинами. Следовательно, в этом случае разрешенные состояния в энергетической зоне оказываются заполненными только наполовину. [c.241]

Полное заполнение энергетической зоны соответствует однородному заполнению всего пространства квазиимпульсов (или, короче, р-пространства). Так как в каждой ячейке фазового пространства может находиться не более двух электронов (с разными направлениями спинок), ясно, что в каждой зоне может находится не более 29 электронов, где 5 — число элементарных ячеек в кристалле. Если бы энергетические полосы не перекрывались, то все кристаллы, имеющие четное число электронов на элементарную ячейку, были бы диэлектриками, а нечетное— металлами. Перекрытие зон делает такую классификацию совершенно неверной и объясняет тот факт, что большинство элементов в кристаллическом состоянии — металлы. [c.110]

Существование описанных зон энергетических уровней экспериментально подтверждено исследованием спектра рентгеновского излучения. В то время как рентгеновские спектры атомов состоят из четких линий, каждая из которых соответствует определенной длине волны и отражает переход электронов с одного энергетического уровня на другой, для спектров металлов характерны размытые полосы, соответствующие некоторому диапазону длин волн и отражающие переход электронов в зону близко примыкающих энергетических уровней. Однако в спектрах металлов встречаются также четкие линии, которые соответствуют переходу невалентных электронов с низкой энергией на уровни, по существу представляющие собой уровни атомных орбиталей. Такое предположение было сделано на стр. 71. При рентгеновских кристаллографических исследованиях обычно используют монохроматическое излучение, соответ- [c.76]

В приповерхностной области кристалла, где электрическое поле поверхности еще не полностью погашено объемным зарядом, энергетические зоны обычно рисуют искривленными. Следует подчеркнуть, что понятие граница зоны при этом теряет четкий смысл. Вместе с тем возникает понятие о вне-зонных носителях, т. е. носителях, находящихся за границами разрешенной энергетической зоны [4]. [c.67]

Рис 74 Построение энергетических зон при последовательном присоединении атомов [c.115]

На рис. 75 показано возникновение энергетических зон кристалла из энергетических уровней атомов по мере сближения последних. Предположим, что атомы расположены в узлах некой кристалличе- [c.115]

Рассмотрим характер заполнения энергетических зон металлических, ковалентных и ионных кристаллов. [c.116]

Ковалентные кристаллы. Заполнение энергетических зон ковалентного кристалла рассмотрим на примере алмаза, у которого ширина запрещенной зоны E 5,7 эВ. Электроны атомов углерода полностью заполняют валентную зону. Поскольку переход электронов из валентной зоны в зону проводимости требует большой энергии возбуждения, которая в обычных условиях не реализуется, алмаз являете диэлектриком. [c.117]

Образование энергетических зон возможно лишь при условии энергетического и пространственного соответствия перекрывающихся орбиталей (см. рис. 75). Поэтому растворимость веществ в металлах зависит не только от числа валентных электронов, но и от нх типа (5, ру [c.253]

Как известно, в представлениях метода молекулярных орбиталей, при взаимодействии двух атомов происходит перекрывание атомных орбиталей с образованием связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталей, и каждое атомное энергетическое состояние расщепляется на два, в системе из четырех атомов — на четыре, в системе из восьми атомов — на восемь и т. д. молекулярных состояний. Чем больше атомов в системе, тем больше молекулярных состояний. Пусть из атомов образуется кристалл, тогда каждое атомное состояние сместится энергетически и расщепится на N состояний (рис. 95). Так как число атомов N очень велико (в 1 см металлического кристалла содержится —10 атомов ), то 7V состояний сближакугся, образуя энергетическую зону. Энергетическое различие состояний электронов в пределах зоны составляет всего лишь 10 эв, поэтому изменение энергии электрона в зоне можно представить как непрерывную полосу энергии. Орбитали энергетической зоны можно считать аналогами молекулярных орбиталей, простирающихся по всему кристаллу. [c.147]

Рассмотрим изменение зарядового состояния поверхности кремния п-типа, покрытого слоем термически выращенного 5102. Окисел, примыкающий к границе раздела 51—510а, сильно дефектен по кислороду, причем концентрация кислородных вакансий достаточно резко убывает к поверхности окисла. Поскольку с кислородными вакансиями ассоциирован положительный заряд, максимальный у границы раздела, то наблюдается обогащение электронами приповерхностного слоя кремния. Это обогащение приводит к изгибу энергетических зон вниз (рнс. 72, а) даже при отсутствии внешнего поля. Поскольку пространственный заряд сконцентрирован в очень небольшом слое вблизи границы 5 1 — Оз, то возникающее при этом собственное электрическое поле весьма значительно, что и приводит к сильному искривлению зон в приповерхностном слое полупроводника. Обычно до п-вырождения дело не доходит, но при наличии в окисле значительного количества положительных ионов примеси (особенно щелочных металлов) искривление зон настолько велико, что иногда может наблюдаться металлизация поверхности. Это, в частности, является причиной тангенциальных (поверхностных) утечек в полупроводниковых приборах. [c.125]

Валентная зона диэлектриков заполнена. Она отделена широкой запрещенном зоной от следующей энергетической зоны, которая свободна (рис. 14.16), Ллмаз — превосходный диэлектрик с Н1Ирипой запрещенной. зоны, равной 6 эВ. Лишь небольшое число электронов валентной зоны обладает достаточным запасом тепловой энергии, чтобы переместиться в свободную более высокую энергетическую зону. Следовате.1ьно, проводи- [c.75]

Вещества, в которых при Т = 0°К верхняя из за-голненных электронами энергетических зон (валентная зона) и нижняя из незаполненных электронами энергетических зон (зона проводимости) не перекрываются, являются полупроводниками или диэлектриками. Граница между ними весьма условна — в полупроводниках энергетический зазор между зоной проводимости и валентной зоной не очень велик, что приводит к появлению в зонах заметного числа свободных носителей заряда при Т > 0 К. [c.341]

Энергетические зоны. Общий подход к рассмотрению ионных, ковалентных и металлических кристаллов дает зонная теория кристаллов, которая рассматривает твердое тело как единый коллектив изаимодействующих частиц. Эта тeop fя представляет собой теорию [c.114]

Металлические кристаллы. У элементов типа натрия и меди имеется только один валентный s-электгон, так что в их кристаллах валентная зона, построенная из атомных 5-орбиталей, заполнена лишь наполовину (рис. 75, б). Следовательно, при незначительном возбуждении энергетическое состояние каждого из электронов может меняться в пределах всей энергетической зоны. Это имеет место, например, при приложении к металлу электрического поля. Тогда электроны начинают двигаться в направлении поля, что определяет электрическую проводимость металлов. [c.116]

Ионные кристаллы. В кристалле хлорида натрия (рис. 75, а) валентные электроны атомов Na (3s ) и l (3s 3p ) заполняют валентную энергетическую зону Зр. В представлении теории ионной связи это отвечает переходу электронов от атомов Na к атомам С и образованию ионов Na+ и СГ. Поскольку энергетическое различие между валентной Зр-зоной и свободной 35-зоной велико (Af 6 эВ), в обычных условиях Na l электронной проводимостью не обладает. [c.117]

Смотреть страницы где упоминается термин Энергетические зоны Зон энергетические: [c.115] [c.119] [c.150] [c.297] [c.63] [c.133] [c.70] [c.64] [c.457] [c.198] [c.115] [c.64] [c.457] [c.198] [c.27] [c.100] [c.94] [c.136] [c.116] [c.182]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология