Энергия возбуждения полупроводников

ПОЛУПРОВОДНИКИ ПОЛИМЕРНЫЕ — орга нич. высокомолекулярные соединения, обладающие электронной проводимостью. Уд. проводимость П. п. лежит в пределах 10 —10"i ол1 1сж"1.Особые свойства П. п. объясняются наличием в их макромолекулах системы сопряженных связей п, следовательно, высокой подвижностью я-электронов в пределах цепи сопряжения и сравнительно небольшой энергией возбуждения электронов. П. п. классифицируют обычно след, образом [c.126]

Энергия возбуждения электрона примеси может оказаться меньше Q, поэтому при низких температурах примесная проводимость больше собственной. Если атом примеси может принять электрон (атом—акцептор) и уровень этого электрона лежит вблизи потолка нижней зоны, то электрон из заполненной зоны может перейти к примеси. В результате в нижней зоне образуется дырка и возникает полупроводник"р-типа. [c.518]

Носители заряда в полупроводниках и диэлектриках возникают за счет возбуждения связанных электронов. Отсюда следует, что их концентрация может резко изменяться под действием температуры, света, ядерных излучений, а также за счет введения примесных атомов, способствующих уменьшению энергии возбуждения. Так, при температурах, близких к абсолютному нулю, концентрация носителей в этих веществах практически равна нулю, а при высоких температурах становится близкой к концентрации носителей в металлах. Следовательно, повышение температуры способствует возбуждению связанных электронов и наоборот, понижение температуры вызывает связывание электронов, т. е. исчезновение носителей заряда. Процессы возбуждения (генерации) и исчезновения (рекомбинации) носителей заряда происходят не моментально, а с некоторой конечной скоростью, величина которой определяет целый ряд основных свойств полупроводников и является одной из важнейших характеристик материала. [c.11]

Величина Л — энергии возбуждения связи — определяет возможность использования данного кристалла в качестве полупроводника. [c.430]

Понятия изолятор и полупроводник определяются только величиной энергии возбуждения или шириной запрета . Таким образом, если А ->оо, то по уравнению (13.10) [c.431]

Энергия квантов видимого света лежит в пределах 1,5—3,0 эв, т. е. обычно превышает энергию возбуждения проводимости (Л ). Если в полупроводнике есть некоторое количество примесей, он становится непрозрачным в широкой области частот — от ультрафиолетовой вплоть до радиочастот (гл. 1П, 12). [c.236]

Энергия квантов видимого света лежит в пределах 1,5—3,0 эВ, т. е. обычно превыщает энергию возбуждения проводимости АЕ. Если в полупроводнике есть некоторое количество примесей, он становится непрозрачным [c.294]

Для объяснения поведения полупроводника при гамма-облучении Веселовский сделал предположение о наличии механизма, аналогичного принятому для действия окиси цинка при фотохимическом образовании перекиси водорода. Он считает, что гамма-энергия в значительной степени превращается в энергию электронов полупроводника. Он охарактеризовал это явление коэффициентом умножения , который определяет увеличение числа возбужденных электронов в полупроводнике в расчете на поглощенный гамма-квант. Веселовский рассчитал, что в случае окиси цинка энергия, поглощенная при гамма-излучении из Со ° (1,23 Мэе), должна соответствовать коэффициенту умножения 4-105, ак как возбуждение электрона от валентной зоны до зоны проводимости требует 3 эв. Эта величина соответствует полосе поглощения окиси цинка, расположенной приблизительно при 3850 А. [c.187]

Здесь символом V обозначены две свободные валентности. У типичных полупроводников величина энергии возбуждения U сравнительно невелика (20—50 ккал). Концентрация свободных ра дикалов, т. е. число их на 1 см поверхности, равна [c.234]

Механизм сенсибилизации фотокатализаторами заключается в переходе энергии фотона, поглощенного полупроводником, в энергию возбуждения электронов полупроводника, т. е. в освобождении части электронов под действием освещения. Увеличение до некоторого предела концентрации электронов у поверхности способствует образованию одноэлектронной связи, которой, как указывалось ранее, электронная теория катализа приписывает решающую роль при образовании поверхностных соединений. Электронное состояние поверхности полупроводника зависит от возможности перехода электронов из объема на поверхность по зоне проводимости. [c.246]

Поскольку энергия возбуждения электрона кристалла полупроводника составляет обычно 1—2 эв, то, естественно, что в условиях термодинамического равновесия нри температурах в несколько сотен градусов Цельсия доля поверхности, занятой свободными валентностями, невелика. [c.148]

Помимо внутренних полупроводников, существуют также полупроводники внешнего или примесного типа. Полупроводниковые свойства возникают, когда имеются посторонние атомы, которые либо замещают часть атомов основной решетки, либо находятся в пустотах решетки-хозяина и могут вести себя как доноры или акцепторы. На рис. 28 изображена схематически возможная диаграмма уровней энергии для полупроводника, содержащего примеси п- и р-типа. Для случая, когда число донорных центров превышает число акцепторных центров, число электронов, возбужденных в зону проводимости, пропорционально фактору больцмановского распределения между донорными уровнями и зоной проводимости. Таким образом, [c.101]

Предполагается, что механизм этого процесса сводится к возбуждению электронов полупроводника, которые захватываются на границе окись цинка — раствор адсорбированными молекулами кислорода последние вступают в реакцию с водой и образуют перекись. В данном случае окись цинка выполняет роль трансформатора энергии — 7-кванты, поглощенные полупроводником, превращаются в энергию возбуждения электронов полупроводника. В отличие от действия фотонов оптических частот, 7-кванты, поглощенные полупроводником, приводят к возбуждению большого числа электронов. В связи с этим оказалось полезным использовать для оценки эффективности трансформации энергии так называемый коэффициент умножения. Этот коэффициент показывает, какое число возбужденных электронов полупроводника принимает участие в сенсибилизированной реакции при действии 7-квантов. [c.373]

Ири наличии у поверхности окиси цинка акцептора электрона (Og, HgO) последний воспринимает энергию электронного возбуждения полупроводника, что приводит к возникновению химического процесса, как показано на схеме. [c.58]

Метод замедляющего поля был применен к полупроводящим фотокатодам [6]. Поскольку обычно большая часть электронов с наибольшими энергиями, возбужденных в полупроводнике фотонами, выходит с фотоэлектрического порога 1, расположенного под уровнем ионизации более глубоко, чем еф. их максимальная кинетическая энергия при эмиссии меньше на величину еб = = Е1 — еф, чем у электронов, эмиттированных из металла с такой же работой выхода (см. рис. 31, а). Замедляющее напряжение Ус, необходимое для того, чтобы помешать таким электронам достичь коллектора [уравнение (26)], в этом случае определяется выражением [c.160]

Свечение нагретых до высокой температуры тел называется испусканием накаленных тел. Это равновесное излучение. Все другие типы испускания света называются люминесценцией и представляют собой неравновесное излучение. При люминесценции система излучает энергию, и для возбуждения излучения нужно подводить энергию извне. Разновидности люминесценции отличаются друг от друга по типу источника энергии возбуждения. Различают электролюминесценцию, возбуждаемую электрическим током, проходящим через ионизированный газ или полупроводник радио-люминесценцию, возникающую под действием частиц высоких энергий хемилюминесценцию, возникшую в результате химических реакций триболюмипесценцию, наблюдаемую при разрушении некоторых кристаллов сонолюминесценцию, возникающую при воздействии интенсивных звуковых волн на жидкость. Фотолюминесценция— это люминесценция, возникающая при поглощении инфракрасного, видимого или ультрафиолетового света. [c.116]

Величина Д — энергии возбуждения связи — определяет возможность использования данного кристалла в качестве полупроводника. Ниже приведены значения Д или ширины запрета для некоторых простых и сложных полупроводников (эе) [c.431]

Понятия изолятор и полупроводник определяются только величиной энергии возбуждения или шириной запрета . [c.432]

ЭМИССИИ. С другой стороны, возникают усложнения принципиального характера из-за большей роли коллективных эффектов уже при относительно малых энергиях возбуждения. Тем не менее, общий подход, развитый в главе 2, может оказаться полезным и при рассмотрении фотоэмиссии с поверхности полупроводников и, в частности, с поверхности раздела полупроводник — электролит. [c.142]

В чистом полупроводнике при полном отсутствии причин его возбуждения, т. е. при О К, все энергетические уровни валентной зоны заняты полностью электронами, а вся зона проводимости свободна. С точки зрения структурной химии это значит, что все валентные электроны находятся в связывающих орбиталях алмазоподобного кристалла, и каждый атом образует с соседними по четыре неразличимые ковалентные связи. В таком состоянии полупроводник является диэлектриком (изолятором), так как электроны в нем не имеют возможности перемещаться. При повышении температуры часть электронов увеличивает свою энергию на определенную величину, необходимую для их перевода из валентной зоны на какой-либо энергетический уровень зоны проводимости. Очевидно, что минимальный прирост энергии электрона необходимый ему для соверщения такого перескока, равен ширине запрещенной зоны Д и может быть назван энергией возбуждения ковалентной связи в кристалле. Иногда для этого достаточно осветить полупроводник или предоставить электронам какую-либо другую возможность поглотить кванты энергии. [c.285]

Таким образом, энергия передается по кристаллической решетке по механизму, характерному для передачи энергии возбуждения в полупроводниках или больших молекулах с сопряженными двойными связями. Энергетическая цепь , распространяющаяся по такой подготовленной структуре, с боль- [c.340]

Модель проводимости, основанная на представлении об участии экситона в процессе, связывает энергию активации Ае с энергией первого возбужденного электронного состояния молекул полупроводника. Подобное представление упрощает реальную картину, но тем не менее оно удивительно хорошо согласуется с экспериментальными фактами. Наблюдаемая энергия активации несколько ниже, чем энергия первого возбужденного синглетного состояния. В литературе имеет место дискуссия о том, участвует ли в проводимости синглетное или триплетное возбужденное состояние. Доказательства в пользу триплетного состояния менее убедительны. Во всяком случае, участвует ли любое из этих состояний в проводимости, все равно мало вероятно, чтобы энергия Ае была в точности равна энергии возбуждения нижнего синглетного или триплетного состояния. [c.65]

В полипептидной цепи эта группа, как предполагалось в модели Лаки и Коулсона, отцает четыре электрона для образования общей я-орбитали. Согласно этой модели белок является полупроводником, причем л-электронные орбитали располагаются перпендикулярно оси полипептидной цепи. Позже Эванс и Герей, рассматривая пептидную группу как элементарную ячейку, пришли к выводу о наличии в молекуле белка трех энергетических зон, из которых одна свободна. Более точные расчеты показали, что ширина запрещенной зоны в белках довольно велика и равна 5 эВ. Бриллюэн предложил модель, в которой зоны проводимости белка получаются за счет перекрытия ст-связей. В этой модели ширина запрещенных зон еще больше (8—10 эВ). Проблема полупроводи-мости белковых систем пока ждет решения. Эксперимент показывает, что энергия фотовозбуждения отдельных групп, связанных с белковой цепью, может мигрировать на значительные расстояния и вызывать флуоресценцию других групп. Комплекс миоглобина с оксидом углерода (II) отщепляет СО при действии излучения, которое не поглощается гемином (т. е. группой, непосредственно связанной с СО), но поглощается триптофаном и тирозином — аминокислотами, остатки которых входят в состав белка миоглобина. Здесь энергия мигрирует от белка к геминовой группе. Эти важные свойства белков показывают, что белки в некоторых случаях способны передавать энергию возбуждения, т. е., в общем случае, сигналы . В ходе эволюции функции передачи сигналов в форме серии дискретных импульсов, частота которых зависит от силы раздражения, перешли к более совершенной системе — нейронам нервной сети. [c.348]

Ширина запрещенной зоны у насыщенных полимерных молекул составляет около 10 эВ, т. е. переход электрона из валентной зоны в зону проводимости мало вероятен. Кроме того, делокализация хотя бы одного а-электрона в основной цепи приводит к разрыву макромолекул. Иное положение у полимеров, молекулы которых состоят из длинных цепей сопряженных двойных связей с я-электронами. У таких низкомолекулярных и полимерных органических веществ в пределах цепи сопряжения п-электроны делокализованы и обладают высокой подвижностью. Особенности строения таких веществ макроскопически проявляются в ряде особенностей физических свойств. Например, с увеличением длины цепи сопряженных двойных связей в алифатических углеводородах энергия возбуждения л-элек-тронов, соответствующая переходу из основного состояния в возбужденное сипглетное, уменьшается. Для этих веществ характерна высокая заселенность триплетных уровней с двумя неспаренными электронами, дающими сигнал ЭПР. Повышенная подвижность л-электронов вдоль цепи сопряжения приводит к значительной экзальтации рефракции. С ростом длины сопряжения возрастает электрическая проводимость низкомолекуляр-ных органических полупроводников [4, с. 41]. [c.65]

На основании фотоэлектрохимических исследований [4] действие энергии оптических частот на систему суспензия ZnO/раствор NaOH можно было предполон ить, что большая часть поглощенной энергии у-излуче-ния, приводящая к электронному возбуждению полупроводника (ZnO), может быть использована для возбуждения химической реакции, что должно привести к увеличению выхода продуктов радиолиза поды, в частности иерекиси водорода. [c.56]

Помимо указанного процесса ионизации, поглощенная энергия излучения может привести к электронному возбуждению полупроводника (ZnO), как это имеет место и при облучении оптическим излучением. В этом случае возможны переходы возбужденных электронов, приводящие к свечению окиси цинка, и безизлучательпые переходы фотоэлектронов. [c.58]

Эффективность трансформации энергии поглощенного полупроводником -квапта можно охарактеризовать введением константы коэффициента умножения (сокращенно обозначим к. у.), значение которого можно получить теоретически и из наших экспериментальных данных. Если принять за единицу вероятность превращения поглощенного -[-кванта с энергпей 1,25 Мэв в энергию электронного возбуждения окиси цинка, для перевода электрона которой в зону проводимости требуется - 3,0 эв, [c.59]

Согласно другому высказанному в литературе нредноложению, помимо полной ионизации атомов примеси полупроводника, т. е. перехода электрона из заполненной полосы полупроводника на акцепторный или донаторный уровень примеси, в полупроводнике могут возникать возбуждённые состояния атомов, уподобляемые как бы новым частицам—экситонам. Экситоны могут передвигаться в полупроводнике наравне с дырхсами путём передачи энергии возбуждения от одного атома к другому. Ионизация экситоиов, дошедших до коллектора, уве.чичивает /к. [c.226]

НЫХ В запрещенной зоне непосредственно под зоной проводимости. Если энергия возбуждения, требующаяся для перевода электрона в зону проводимости, несколько меньще тепловой энергии, то тогда почти все атомы мыщьяка будут ионизованы, что приведет к возрастанию числа электронов в зоне проводимости и неподвижных положительно заряженных центров. Наоборот, добавление, например индия к германию, вызывает увеличение числа акцепторных состояний, расположенных выще верхнего края валентной зоны. При возбуждении электроны валентной зоны могут перейти в эти локальные акцепторные состояния, что приводит к возрастанию числа неподвижных отрицательно заряженных центров и подвижных дырок в валентной зоне. В полупроводниках сложного состава донорные и акцепторные состояния могут создаваться в результате отклонений от стехиометрии, которые обусловлены избытком соответственно электроположительного или электроотрицательного составляющих кристалла [6]. Примесные полупроводники, проводимость которых определяется в основном избыточными электронами, называются полупроводниками -типа п — от слова negative), а полупроводники с дырочной проводимостью — полупроводниками р-типа (р — от слова positive) . [c.381]

В других случаях превращение молекул может происходить в результате перехода электрона из f-цeнтpa сорбента на адсорбированную молекулу с последующей ее диссоциацией, как это, например, вероятно, имеет место при радиолизе адсорбированных на цеолите иодистого метила или бромистого аллила [270]. Переход электронов из / -центров на адсорбированные молекулы наблюдался также в других случаях. Такой механизм сенсибилизации радиационных процессов полупроводниками в водных растворах, в частности, был предположен в работах [266, 273]. Возможна также передача энергии в форме недиссоциированного экситона, т. е. энергии возбуждения, как это, например, предполагается при образовании радикалов СООН при у -облучении адсорбированной на цеолитах муравьиной кислоты [270]. [c.349]

Например, в газе одна а-частица может привести в возбужденное состояние и ионизировать десятки тысяч молекул и атомов. Этот эффект ионизации легко может быть обнаружен ио прохождению электрического тока через разрядную трубку, заполненную непроводящим неионизированным газом. Это явление лежит в основе действия ионизационных камер, счетчиков Гейгера — Мюллера, нейтронных детекторов. В последнем случае неимеющий заряда нейтрон ие ионизирует вещество детектора, такое, как, например, газообразный трехфтористый бор (ВРз) он сначала вызывает ядер-ную реакцию с ядром бора, которая приводит к испусканию ядер гелия и трития с определенной энергией. Образующиеся в этой реакции ядра гелия и трития являются теми частицами, которые и обнаруживаются. Другими средствами обнаружения возбужде1шых атомов в твердом веществе являются световые вспышки, возникающие при снятии энергии возбуждения (сцин-тилляционпый счетчик), или изменения, вызванные возбужденными атомами в физических характеристиках полупроводников (твердые кристаллические детекторы). [c.77]