Зона валентная ширина

Таким образом, в данном случае валентная зона (1) полностью заполнена, а для перехода электронов в следующую зону, например зону разрыхляющих орбиталей (3), требуется преодолеть так называемую запрещенную зону (2), ширина которой в алмазе составляет 7 эВ. [c.295]

Уменьшение ширины запрещенной зоны связано с ослаблением. связи между валентными электронами и атомными остовами, с ослаблением химической связи, что сопровождается увеличением ее длины. Действительно, среднее значение энергии связи С — С [c.105]

К полупроводниковым материалам относят большую группу веществ, удельное сопротивление которых составляет от 10" до 10 Ом- см. С точки зрения зонной теории (см. 23) полупроводниковые свойства проявляют вещества с полностью заполненной электронами валентной зоной и шириной запрещенной зоны не более 3 эВ (/ 290 кДж/моль). [c.310]

Электрические свойства полупроводников и диэлектриков во многом определяются степенью заполнения электронами валентной зоны и шириной запрещенной зоны между верхней границей валентной зоны и нижней границей зоны проводимости. Любой процесс, происходящий с электронами, сводится к изменению их состояний. Но если в пределах зоны все состояния заполнены, то в этой зоне невозможны никакие изменения скорости, энергии, направления спина. Поэтому электроны целиком заполненной валентной зоны не могут участвовать в переносе электрических зарядов, оставаясь в этой зоне. Для металлов характерно, что валентная зона заполнена частично, у диэлектриков и полупроводников при Т — О все электроны находятся в валентной зоне, а при Г > О электроны частично заполняют зону проводимости. [c.42]

Если ширина зоны валентных состояний в кристалле равна 1 эв, а число атомов Ы, образующих 1 см кристалла, имеет порядок 10 2, [c.233]

Если ширина зоны валентных состояний в кристалле равна 1 эВ, а число атомов N. образующих 1 см кристалла, имеет порядок то энергетические уровни в зоне расположены в среднем на расстояниях 1/10 2 эВ друг от друга. Между зонами состояний 1 и в кристалле лития находится область неразрешенных состояний (запрещенная зона). [c.291]

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]

Следует иметь в виду, что конфигурация энергетических зон очень сложна. Это видно из схем энергетических зон кремния и германия, (рис. 34). Минимум зоны проводимости, как мы видим, ни для кремния, ни для германия не совпадает с максимумом валентной зоны, который находится в центре зоны, причем зоны проводимости в этих двух кристаллах смещены от центра вдоль разных направлений. Именно поэтому на кривой зависимости ширины запрещенной зоны от состава твердого раствора германия в кремнии наблюдается довольно резкий перелом (рис. 35). [c.107]

Можно проиллюстрировать сказанное на примерах лития и алмаза, из которых первый — металл, а второй — изолятор. Зонная структура лития изображена на рис. 12.4. Соответствующая структура для алмаза приведена на рис. 12.7 [183]. В случае лития имеется только один валентный электрон на атом, так что низшая полоса занята лишь наполовину кристалл поэтому является проводником. В случае алмаза имеются четыре валентных электрона на атом. Два электрона на каждый атом (с противоположными спинами) могут разместиться в каждой из заштрихованных энергетических зон, и два электрона — в зонах нулевой ширины, изображаемых кривыми а и Ь. Таким образом, при равновесном расстоянии, показанном на рисунке, низшая зона между о и с целиком заполнена и так же заполнена зона а. Остальные зоны совершенно пусты. Расстояние до [c.350]

Зонная теорий ( 50) показывает, что изоляторы и полупроводники в отличие от металлов не содержат частично заполненных энергетических зон. В изоляторах и полупроводниках (при отсутствии теплового или другого возбуждения) зоны, следующие за валентными (заполненными) зонами, являются пустыми, т. е. не. содержат электронов. Проводимость может возникнуть в них только в результате частичного перехода электронов из валентной зоны в ближайшую пустую зону. Возможность и вероятность такого перехода зависит прежде всего от того, насколько эта зона находится выше (по энергетическому уровню), чем валентная зона, т. е. какова затрата энергии, необходимая для такого перехода. Энергетический интервал между этими зонами называют запрещенной зоной, так как в этом интёрвале энергии электроны не могут находиться. Количество энергии, необходимой для указанного перехода, называют обычно шириной запрещенной зоны и выражают в электрон-вольтах. [c.148]

В этих формулах (см. также рис. 1, а) е и — расстояние от уровня Ферми ЕР (уровень электрохимического потенциала) до зоны проводимости или соответственно до валентной зоны V — ширина запрещенной зоны (С/ = е + = 7 4- г " расстояние от акцепторного локального уровня А до зоны проводимости [c.8]

Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]

Основой при рассмотрении электрических и других свойств твердых веществ служат схемы энергетических уровней. Зонная теория уровней [134] широко использовалась не только для металлов, которые характеризуются некоторой не полностью заполненной зоной заметной ширины (порядка нескольких эв), но и для полупроводников и изоляторов, которые имеют нижнюю зону (валентную) и верхнюю зону (зону проводимости) (рис. 1). В почти совершенном изоляторе, будь то в твердом ионном соединении, таком, как хлористый натрий, или в ковалентном кристалле, как алмаз, или в молекулярном кристалле, как н-гексан, изолирующие свойства связаны с заполненной нижней зоной. Полупроводниковые свойства могут возникать при появлении положительных дырок в нижней зоне или электронов в зоне проводимости. Наряду с этими [c.661]

Электрические свойства полупроводников и диэлектриков во многом определяются степенью заполнения электронами валентной зоны и шириной запрещенной зоны АЕ между верхней границей валентной зоны и нижней границей зоны проводимости (рис. 7). Любой процесс, происходящий с электронами, сво-// ///Ш.//и/, дится к изменению их состояний. Но если в пределах зоны все состояния заполнены, [c.22]

Кристаллический кремний имеет такую же структуру, как и алмаз. Следовательно, в кристалле кремния валентная зона укомплектована полностью. Однако ширина запрещенной зоны в этом случае составляет всего SE = 1,12 эВ. Следовательно, при небольшом возбуждении валентные электроны могут переходить в зону проводимости, т. е. кремний — полупроводник. [c.117]

Эти промежутки называются запретной зоной. Условно ширина запретной зоны определяется количеством энергии, необходимой для перехода одного электрона из валентной зоны в зону проводимости. [c.15]

Зона, полностью заполненная электронами, называется валентной. Зона, свободная от электронов и находящаяся по энергии выше валентной зоны, называется зоной проводимости. Валентная зона и зона проводимости могут либо перекрываться, либо не перекрываться друг с другом. Если эти зоны не перекрываются друг с другом, то между ними существует запрещенная зона с шириной АЕ (рис. 4.11). Ширину запрещенной зоны определяет тип кристалла металла, полупроводника или диэлектрика. [c.107]

В зависимости от структуры атомов и симметрии кристаллической решетки валентная зона и зона проводимости могут перекрывать рис. 75, б) пли не перекрывать друг друга (рис. 75, а). В последнем лучае между зонами имеется энергетический разрыв, именуемый запрещенной зоной. В соответствии с характером расположения и заполнения зон вещества являются диэлектриками изоляторами), полупроводниками и проводниками (металлами). Ширина запрещенной зоны Af диэлектриков составляет более 3 эВ, полупроводников — от 0,1 до 3 эВ. В металлических кристаллах вследствие перекрывания зон запрещенная зона отсутствует. [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]

Основной предельной моделью теории является идеальный кристалл, имеющий при определенной температуре 7 лишь соответствующее этой температуре термодинамически разновесное число дефектов. При любой, отличной от абсолютного нуля, температуре в зоне проводимости подобного кристалла находится какое-то число электронов, которые обусловливают появление свободных валентностей на поверхности кристалла. Число свободных валентностей растет с температурой, причем для принятой модели высота активационного барьера опреде- ляется шириной запрещенной зоны для данного кристалла. [c.366]

В изоляторах ширина запрещенной зоны значительна— несколько электрон-вольт (рис. 53), а в полупроводниках она невелика (меньше 10" эв). При достаточно низкой температуре (в отсутствие действия света) полупроводник является изолятором, но при нагревании, начиная с той или другой температуры, указанный переход электронов становится возможным и тело приобретает некоторую проводимость, возрастающую с повышением температуры. (Подобный же эффект может вызываться и действием света). Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости физически означает, что электрон перестает быть связанным с определенным атомом и становится способным перемещаться по объему кристалла. Такой переход некоторого числа [c.148]

Вернемся к литию (см. выше). Каждый его атом представлен одним 25-уровнем в валентной зоне и одним — в зоне проводимости (см. рис. 28). Если кристалл состоит из N атомов лития, то в валентной зоне имеется N энергетических уровней, на каждом из которых могло бы находиться по два электрона. Но у лития имеется только один валентный электрон. Следовательно, половина уровней в этой зоне не заняты. Поэтому валентные электроны перемещаются от одного свободного уровня данной зоны к другому, двигаясь между атомными остовами — положительными ядрами атомов, отчасти заэкранированными электронными оболочками 15 литий электропроводен, это металл. Твердые вещества, такие как алмаз, имеют энергетический спектр с полностью занятыми уровнями валентной зоны, отделенной от зоны проводимости широкой запрещенной зоны. Это изоляторы. Но если ширина запре- [c.104]

Л. А. Громов, исследуя (1973 г.) в Ленинградском технологическом институте природу люминофоров, предположил, что активаторами могут служить только те элементы, энергия связи между- атомами которых и атомами — акцепторами электронов ниже, чем между атомами вещества — основы кристаллофосфора. Следовательно, энергетический зазор между валентной зоной и зоной проводимости соединения активирующего элемента с соответствующим элементом основы должен быть меньше, чем ширина запрещенной зоны основы кристаллофосфора. Например, как мы только что отмечали, медь служит активатором для сульфида цинка. Очевидно, ато1У ы меди образуют в структуре сульфида цинка связи с атомами серы, энергия которых приблизительно такая же, как в сульфиде меди. Энергетический зазор сульфида меди Си23 равен 1,2 эВ, ширина запрещенной зоны 2п5 — 3,7 эВ. Естественно, что примесные уровни меди располагаются в запрещенной зоне 2п5. [c.124]

Энергия ионизации /IV, равная АЕз-ь как мы видим, определяет ширину запрещенной зоны. Дальнейшее повышение частоты и величины поглощаемых квантов сопровождается переходами электронов типа р-уд т валентной зоны в зону проводимости. [c.122]

В изоляторах нет вакансий ни на одном из уровней валентной зоны, н расстояние между ней и следующей возбужденной зоной нелнко. Ширина запрещеиио11 зоны Ед области, где электроны не могут находиться в силу запрета Паули, составляет здесь несколько электропвольт. Для таких типичных изоляторов, как алмаз или оксид цинка, она равна, соответственно, 5,6 и 3,2 эВ. При наложении ноля электроны не могут обеспечить прохождение тока, поскольку все уровни валентной зоны целиком заполнены, а энергия, необходимая для перевода их на следующую зону, значительно больше обычных энергий поля. [c.136]

Пусть в конденсированной фазе (например, кристалле) имеются только заполненные (валентные) и незаполненные (пустые) зоны. Если ширина запрещенных зон и велика (порядка 10эВ), эта фаза — диэлектрик. Но если /S.u мала (порядка 1 эВ), то в результате теплового возбуждения часть электронов валентной зоны будет преодолевать энергетический барьер. Поэтому валентная зона станет незаполненной, а пустая зона получит некоторое число электронов. Обе зоны станут зонами проводимости. При повышении температуры число электронов, переходящих из нижней зоны в верхнюю, будет быстро расти. Концентрация носителей тока будет увеличиваться пропорционально [c.163]

Кристаллический кремний имеет такую же структуру, как и алмаз. Следовательно, в кристалле кремния валентная зона также укомплектована полностью. Поскольку в изолированном атоме (Зх Зр Зй ) имеется энергетически близкое к ЗхЗр свободное Зй-состояние, то и при образовании кристалла возникает близкая к валентной свободная зона Зй(. Ширина запрещенной зоны в этом случае составляет всего Ке =1,12 эв. Следовательно, при небольшом возбуждении валентные электроны могут переходить в зону проводимости, т. е. кремний — полупроводник. [c.135]

В зонных расчетах твердых тел применяются методы, существенно различающиеся между собой по характеру используемых приближений способу построения кристаллического потенциала, выбору базиса разложения блоховской функции, степени использования эмпирических параметров, учету поляризационных поправок. Можно указать некоторые общие закономерности в получаемых результатах, связанные с используемыми приближениями. Так, расчет с локальным обменом по Слетеру всегда приводит к существенно заниженному положению дна зоны проводимости по сравнению с хартри-фоковским расчетом. Для ширины валентной зоны в базисе плоских волн (методы ОПВ, ППВ), как правило, получаются величины, намного меньшие, чем в базисе ЛКАО или смешанном базисе (плоские волны — для состояний зоны проводимости и локализованные функции типа атомных для состояний валентной зоны). Для ширины валентной зоны полученные на базисе атомных функций величины существенно ближе к экспериментальным, чем полученные на базисе плоских волн. Это вполне понятно, так как базие плоских волн более оправдан при описании зоны проводимости. [c.218]

По сравнению с рассмотренными в разд. 3.5.4 смешанными оксидами лькогениды переходных металлов имеют валентную зону большей ширины одаря наличию такого лиганда, как, например, сера), и потому не при-нтся опасаться, что анодный фототок будет лимитироваться недостаточно ОКОЙ подвижностью дырок. [c.109]

Сравним спектры поглощения чистого сульфида цинка, который сам по себе прозрачен для видимого света и не люминесци-рует (ширина его запрещенной зоны равна 3,7 эВ), и полученного на его основе кристаллофосфора, содержащего примесь меди, которому в зависимости от валентного состояния меди свойственно синее или зеленое свечение. [c.123]

Из того факта, что энергия метастабильного уровня E несколв-ко ниже энергии у дна зоны проводимости, ясно, что энергетический зазор Е4-з=Е — Ез меньше ширины запрещенной зоны Е2-1=Е2 — Ей Следовательно, в твердом веществе, активированной примесями и находящемся благодаря этому в метастабильном состоянии, значительная часть валентных электронов (а имен- но около 0,1%) связана с атомными остовами менее прочно, чём в чистом веществе, не содержащем активирующих примесей. А. Н. Теренин установил, что преобразование электронной энергии возбуждения путем разрыва наиболее слабой валентной связи в потенциальную энергию движения атомных ядер, т. е. в вибрационную энергию, характерно для многоатомных молекул и, добавим, тем более для твердого вещества. Он назвал это явление предиссоциацией. Таким образом, поглощение света веществом при определенных условиях сопровождается разрывом валентных связей и тем самым придает веществу повышенную химическую [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология