Полупроводники, свойства

Фундаментом прогнозирования активности, селективности и других специфических свойств катализатора должна стать детальная микроскопическая теория гетерогенного катализа, опирающаяся на современные представления квантовой химии и теории твердого тела. Описывая элементарные акты реакций и превращений вещества на поверхности реального катализатора, такая теория в принципе дает возможность не только в полной мере понять механизм, кинетику и термодинамику катализа, но и предсказать каталитическую способность того или иного металла, полупроводника, диэлектрика в конкретной химической реакции. Однако незавершенность теорий катализа не позволяет однозначно предсказывать оптимальный состав промышленных катализаторов и другие их характеристики для действующих и проектируемых производств. До сих пор решение проблемы подбора катализаторов опирается в значительной мере на эмпирические подходы, сопряженные с большими затратами рутинных форм труда. Так, в поисках первого катализатора для синтеза аммиака было исследовано около 20 тыс. различных веществ [1, 2]. В 1973 г. число известных органических соединений оценивалось в 6 млн. Ежегодно только в нашей стране синтезируется более 40 тыс. новых химических соединений. Таким образом, разработка научно обоснованных целенаправленных стратегий поиска катализаторов представляет актуальную проблему современного катализа. Актуальность проблемы подтверждается еще и тем, что коло 90% промышленных химических и нефтехимических производств ведется с применением катализаторов. [c.56]

Основанная на теории МО зонная модель электронного строения металлов, полупроводников и диэлектриков может показаться не сразу очевидной всем студентам, но после ее обсуждения и объяснения она обычно усваивается. Последний раздел, посвященный силикатам, можно опустить без ущерба для усвоения важнейших понятий, но он дает хорошую возможность закрепить положение о связи между структурой и свойствами и обычно вызывает интерес у студентов. [c.577]

Катализ первого класса, сокращенно называемый электронным катализом , осуществляется на твердых телах — проводниках электрического тока (металлах и полупроводниках). Эти тела обладают рядом общих физико-химических свойств, связанных с наличием в них подвижных электронов. Для тел-проводников характерна электропроводность, окраска (т. е. заметное поглощение света в видимой области спектра), термоэлектронная эмиссия и внешний фотоэффект. К этому классу относятся каталитические реакции окисления, восстановления, гидрирования, дегидрирования, объединяемые в тип гемолитических. Все они сопровождаются разделением электронов в электронных парах молекул. Общий механизм действия катализатора сводится при этом к облегчению электронных переходов в реагирующих молекулах за счет собственных электронов катализатора. [c.13]

Механизм окислительно-восстановительных реакций. В настоящее время многие исследователи весьма скептически относятся к идеям о связи каталитической активности с коллективными свойствами электронов твердого тела (см., например, [23]) и вновь склоняются к чисто химическим концепциям, близким к теории промежуточных соединений. Однако в рамках этих концепций, как ука- швалось в самом начале этой книги, нельзя объяснить многие факты и наиболее фундаментальный из них — явление промотирования и модифицирования без образования новой фазы. Поэтому более вероятным является широкая вариация механизмов катализа от реакций, связанных, главным образом, с коллективными свойствами электронов в твердом теле, до превращений, практически идентичных с объемными гомогенными реакциями. Рассмотрим общий подход к явлениям катализа на полупроводниках на примере наиболее типичных для них окислительно-восстановительных превращений. Для большей конкретности будет рассмотрен случай окисления органических соединений. [c.26]

Каталитические свойства полупроводников [c.366]

По природе связей между атомами твердые тела делят тоже на две группы ионные, к которым относятся полупроводники и изоляторы, и ковалентные, включающие металлы. К ионным твердым телам относят вещества с большой долей ионной связи—типа галогенидов щелочных металлов, а также некоторые тела, у которых ионность невелика и преобладают ковалентные связи. Общим для них является изменение электрических свойств — от свойств, типичных для изоляторов, до свойств, проявляющихся у полупроводников. Такие вещества связывают адсорбат посредством электронной пары либо за счет проявления полярности. К ковалентным твердым телам помимо металлов относят элементарные полупроводники и отдельные полупроводниковые соединения. Объединяет их способность связывать адсорбат за счет свободных связей. [c.180]

В гл. 1 мы качественно рассмотрели природу сил, связывающих атомы и ионы в твердых телах, однако многие физические и химические свойства твердых тел можно понять только после более глубокого изучения электронного строения и природы сил связи в твердом теле. Одна из главных задач любой теории твердого тела состоит в том, чтобы объяснить, почему твердые тела могут принадлежать столь различным по свойствам классам, как диэлектрики и металлы (которые по электропроводности могут отличаться в 10 раз ). В первых теориях твердого тела рассматривалась модель свободного электрона, согласно которой валентные электроны могут свободно двигаться по всему объему твердого тела, У этой модели были определенные достоинства, но и существенные недостатки, и среди них отсутствие удовлетворительного объяснения факта существования диэлектриков и полупроводников, свойства которых удалось объяснить лишь позднее с позиций квантовой теории. Мы начнем с краткого знакомства с природой сил связи в молекулах, а затем перейдем к твердому телу. [c.30]

Часть 6 — электрические свойства электропроводность металлов и твердых ионных проводников — кристаллов полупроводники свойства пьезоэлектрических кристаллов диэлектрические свойства термогальванический и другие эффекты. [c.45]

Окись свинца РЬО в форме желтой модификации (массикот) при комнатной температуре является полупроводником п-типа проводимости. При нагревании на воздухе выше 160°С становится дырочным полупроводником. Свойства кристаллов РЬО с течением времени изменяются, что связано с диффузией кислорода внутрь кристалла. Удельная проводимость свежих кристаллов РЬО лежит в пределах 2,4— [c.174]

Совершенные кристаллы полупроводников при абсолютном нуле являются диэлектриками. Характерные для полупроводников свойства проявляются при конечных температурах, при наличии примесей, при отклонениях состава вещества от стехиометрии. Проводимость полупроводников занимает промежуточное значение между типичными диэлектриками и металлами [c.244]

Серый селен — полупроводник (АЕ = 1,8 эВ). Его электрическая проводимость резко (примерно в 1000 раз) возрастает при освещении. Полупроводниковые свойства проявляет также жидкий селен. [c.337]

О — S — Se — Ро структурные изменения и ослабление ковалентности связи Э — Э соответствуют изменению физических свойств так, кислород и сера — диэлектрики, селен и теллур — полупроводники, а полоний обладает металлической проводимостью. [c.337]

Изменение структуры простых веществ в ряду Ое — 5п — РЬ соответствует изменению их физических свойств. Так, германий (АЕ = = 0,78 эВ) и а-олово (АЕ 0,08 эВ) — полупроводники, а Р-олово [c.422]

Подобное деление твердых тел позволяет объединить в стройную систему явления, протекающие на поверхности ионных полупроводников и изоляторов, а также ковалентных полупроводников и металлов. Такой подход оказывается продуктивным и при исследовании объемных и поверхностных свойств твердых тел. [c.180]

Полупроводники обладают свойством пропускать электрический ток при условии, что они получают извне сравнительно небольшую энергию, необходимую для возбуждения электронов из нижней заполненной валентной зоны в верхнюю пустую зону проводимости. Поскольку при повышении температуры число возбуждаемых электронов возрастает, проводимость полупроводника увеличивается с температурой. Это свойство полупроводников совершенно противоположно поведению металлов при повышении температуры. [c.631]

Свойства металлов и ковалентных каркасных кристаллов можно интерпретировать в рамках представлений о делокализованных молекулярных орбиталях, рассматривая весь исследуемый объем вещества как одну гигантскую молекулу . Основанная на таких представлениях зонная теория позволяет объяснить многие наблюдаемые свойства проводников, полупроводников и диэлектриков (изоляторов). [c.640]

Наиболее активными, избирательными и технически пригодными катализаторами являются окислы или сульфиды переходных металлов, тогда как, исходя из представлений примерной теории, каталитическими свойствами должны обладать многие полупроводники. Согласно представлениям этой теории, различного типа модифицирование должно оказывать большее влияние на каталитические свойства полупроводника, чем его первоначальный химический состав. На самом деле наблюдается обратное. [c.26]

До сравнительно недавнего времени носитель рассматривали как инертную составляющую катализатора. Обычно как доказательство инертности носителей приводится отсутствие у них каталитической активности. Однако, как указывалось несколько выше, и у других типов сложных катализаторов один из компонентов может не обладать каталитической активностью. Шваб [87] показал, что при варьировании носителей для одного и того же активного компонента изменяется не только удельная каталитическая активность последнего, но и электрические свойства получаемого катализатора (электропроводность). Следовательно, влияние носителя может иметь электронную природу, что должно также вытекать из теории явлений в пограничных слоях металлов и полупроводников. [c.46]

По свойствам и механизмам протекающих на них превращений гетерогенные катализаторы целесообразно разделить на четыре типа 1) кислотно-основные 2) комплексообразующие 3) электронные полупроводники 4) металлы. [c.152]

Электронные полупроводники. Хотя в настоящее время по вопросам полупроводниковой теории катализа имеется обширнейшая литература, однако работ, посвященных проблеме прогнозирования каталитических свойств полупроводников, немного. [c.154]

Свойства. Бор известен в аморфной (коричневой) и кристаллической (черной) формах, т. пл. 2300 °С, т. кип. 3700 °С, р = = 2,34 г/см Кристаллическая решетка бора очень прочна, это проявляется в его высокой твердости, низкой энтропии [7 Дж/(моль-К)] и высокой температуре плавления. Бор — полупроводник,, ширина запрещенной зоны составляет 1,42 эВ. [c.327]

При подготовке 4-го издания книга не подверглась значительному изменению. В некоторой степени переработано изложение материала, относящегося к природе химической связи в молекулах и кристаллах, рассмотрена донорно-акцепторная связь. Дополнен материал, относящийся к свойствам твердых тел, введены представления о зонной теории металлов и полупроводников. Расширено изложение особенностей свойств газов, кристаллов при очень высоких температурах. Рассмотрены некоторые процессы при очень низких температурах (сверхпроводимость и др.). Расширен материал, посвященный внутреннему строению и свойствам воды в различных состояниях и процессам замерзания ее введено представление о релаксационном характере процессов, связанных с достижением равновесного состояния воды при изменившихся внешних условиях [c.12]

Все большую роль приобретает физическая химия в изучении и технологии полупроводников. Автоматизация химических производств в значительной степени базируется на использовании различных закономерностей в физико-химических свойствах материалов. [c.24]

Добавление к селениду мышьяка галлия и бора, образующих донорно-акцепторные связи, приводит к тому, что в его каркасную структуру включаются тетраэдрические структурные единицы, сквозная проводимость при этом повышается. Примесь от 10 до 1 ат. % меди к сульфиду мышьяка повышает электропроводность от 10 5 до Ом- -см2. Но в ряде случаев примесь 1—3 ат.% элементов II—III групп не влияет на электропроводность халькогенидных стекол, чем они резко отличаются от полупроводников, свойства которьй резко изменяются примесями. По-видимому, это связано с тем, что атомы примесей оказываются захваченными молекулярными включениями, обособленными от проводящего каркаса халькогенидного стекла. [c.120]

ЭЛЕКТРОН (е) — устойчивая элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, принятым за единицу количества электричества, и массой, равной 9 г. Э. был открыт в 1897 г. Дж. Томсоном. Э. играют основную роль в строении вещества, они являются одной из составных частей атомов. Э,, движущиеся вокруг атомного ядра, определяют химические, электрические, оптические и другие свойства атомов и л олекул. Характер движения Э. обусловливает свойства жидких и твердых тел, их плотность, электропроводность метяллов и полупроводников, свойства диэлектриков, оптические и другие свойства кристаллов и т. д. Важную роль играют ва- [c.290]

Селен является полупроводником, свойства которого еще недостаточно изучены, главным образом, из-за неопределенности его кристаллического и структурного состояний и природы примесей. Удельное сопротивление различных образцов чистого селена может изменяться от 10 до 10 ом-см. Ширина запрещенной зоны гексагонального селена равна 0,8 эв. Несмотря на большие пробелы по изучению нолупроводимости селена, он широко используется для производства многочисленных видов приборов. [c.492]

Как уже отмечалось, н полупроводника <, в отличие от металлов имеется два рода носителей заряда отрицательные--электроны и положительные — дырки. Поэтому проводпнкн по ряду свойств похожи на электролиты, где также присутствуют отрицательные и положител( Пые носители электричества — апиопы и катионы. Эта аналогия обнаруживается и и строении двойного электрического слоя, В ре.чультате наложения сил теплового движения и сил взаимодействия (притяжения и отталкивания) с поверхностью полупроводника внутри песо вблизи Гранины раздела устанавливается диффузное распределение зарядов и возникает так называемый объемный заряд. Таким образом, двойной электрический слой на границе раздела включает в себя как бы два слоя Гуи — один в раство- [c.274]

В случае примесных полупроводников, пока содержание примесных атомов невелико, остаются в силе основные соотношения, полученные для собственно полупроводников. С ростом содержания примесей поведение системы полупроводник— раствор уже не может быть описано приведенными уравнениями и зависит от природы примесных атомов. Так, в пределе для примесного л-полупр6 -водника, особенно ири высокой плотности поверхностных состояний, электрические свойства границы его с раствором приолнжаются к свойствам системы металл — раствор. [c.275]

При высоких и сверхвысоких давлениях изменяются физические свойства веществ. Так, в ряде случаев вещества, которые при обычных давлениях являются изоляторами (например, сера), при сверхвысоком давлении становятся полупроводниками. Полупроводники же при 2- 10 —5- 10 Па могут переходить в металлическое состояние. Подобные переходь[ изучены у теллура, иода, фосфора, ряда соединений. Расчеты показывают, что дальнейшее повышение давления металлизует все вещества. Интересные превращения претерпевает иттербий (УЬ), При давлении до 2- 10 Па иттербий — металл, при 2-Ю —4-10 Па — полупроводник, выше 4-10 Па— нова металл. [c.124]

Кристаллы SijN бесцветны, проявляют полупроводниковые свойства (Д = 3,9 эВ). Нитрид кремния используют в качестве химически стойкого и огнеупорного материала, в создании коррозионностойких и тугоплавких сплавов, в качестве высокотемпературного полупроводника. [c.420]

Селен — типичный полупроводник (см. ИЮ). Особсп.чо важным свойством его как полупроводника является резкое увеличение электропроводности при освещении. На границе селена с ме-чаллическим проводником образуется запорный слой—участок цепи, способный пропускать электрический ток только в одном направлении. В связи с этими свойствами селеи применяется в полупроводниковой технике для изготовления выпрямителей н [c.395]

И)0. Физические и химические свойства металлов. Электронное строение металлов, изоляторов и полупроводников. Металлы облагают рядом общих снонств, к общим физическим свойствам ме-игтлов относятся их высокая электропроводность, высокая тепло- [c.530]

В периодической системе нет резкой границы между элементами с металлической структурой и элементами с ковалентной каркасной структурой (рис. 14-8). Это видно из того, что кристаллы некоторых элементов обладают свойствами, промежуточными между проводниками и изоляторами. Кремний, германий и а-модификация олова (серое олово) обладают кристаллической структурой алмаза. Однако межзонная щель между заполненной и свободной зонами в этих кристаллах намного меньше, чем для углерода. Так, ширина щели для кремния составляет всего 105 кДж моль (Как мы уже знаем, для углерода она равна 502 кДж моль .) Для германия ширина межзонной щели еще меньше, 59кДж моль а для серого олова она лишь 7,5 кДж моль Ч Металлоиды кремний и германий называются полупроводниками. [c.631]

При добавлении Ь120 к N 0 на каждый ион замещающий появляется 1 ион и дырочная проводимость (т. е. проводимость р-типа) возрастает (стрелка 1), при добавлении к N10 ОагОз число ионов (осуществляющих проводимость р-типа) уменьшается и проводимость р-типа падает (стрелка ). С работах ряда авторов [см., например Рогинский С. 3., Хим. наука и промышленность, 2, 138 (1957)] были изучены каталитические свойства окислов-полупроводников (N 0, 2пО,ХггОз и др.) и показано существование корреляции между их электронными свойствами и каталитической активностью, а также возможность путем соответствующих добавок изменять в заданном направлении каталитические свойства этих окислов для определенных реакций. Так, например, при окислении СО на N 0 введение в N 0 даже нескольких сотых процента заметно снижает каталитическую активность N 0 (повышает энергию активации изучаемой реакции) 2п0 с добавками, понижающими ее активность по отношению к окислению СО и распаду МгО, имеет повышенную активность для реакции изотопного обмена молекулярного водорода. — Прим. перев. [c.28]

Наиболее устойчивой формой фосфора является черный фосфор. Он образуется из белого при 1,2 ГПа и 200 °С. Снижение давления до атмосферного не приводит к обратному переходу в белый фосфор. Черный, фосфор по внешнему виду и свойствам напоминает графит, жирен на ощупь, легко разделяется на чешуйки. Полупроводник. При комнатной температуре он ни в чем не растворяется. Химически малоактивен. Неядовит, температура его воспламенения равна 490 °С. Кристаллическая реи етка черного фосфора состоит из ребристых слоев атомои, расстояние между которыми 368 пм (рис. 3.53). [c.414]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология