Дефекты кристаллов электронные

Определение типа и концентрации дефектов кристаллической решетки, выходящих на поверхность кристаллов, производится главным образом методом электронной микроскопии. Для выявления дефектов применяется химическое или ионное травление свежих сколов кристаллов, позволяющее охарактеризовать своеобразные структуры минералов, однако интерпретация полученных результатов чрезвычайно затруднена из-за неопределенной кристаллографической ориентации граней кристалла. Кроме того, возникают трудности, связанные с получением качественных реплик с поверхности пористых образцов. Несомненно, что исследование минералов при использовании просвечивающих электронных микроскопов позволило бы получить больший объем информации о дефектности структуры минералов, если бы было возможно без особых затруднений приготавливать для анализа образцы требуемой толщины. Рельеф поверхности скола не дает прямой информации о направлении и величине вектора Бюргерса наблюдаемых дислокаций, что затрудняет идентификацию отдельных видов этих дефектов, однако электронно-микроскопическая картина поверхно- [c.236]

Природа явления будет выяснена только при исследовании точно контролируемых поверхностей, для которых можно установить истинное значение таких факторов, как ориентация кристалла, природа адсорбированных и перестроенных поверхностных слоев, атомная и ионная подвижность в адсорбированных слоях, различие состава поверхности и объема плавленых катализаторов, наличие и природа объемных и поверхностных дефектов кристалла, электронное состояние твердого тела и т. п. Пока таким способом можно контролировать далеко не все важные катализаторы, но для некоторых из них контроль возможен, и это дает надежду на дальнейший успех. [c.190]

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]

В сложных соединениях образование дефектов в подрешетках происходит с разной затратой энергии. Однако избыточная дефектность одной из подрешеток при общей электронейтральности кристалла сопровождается изменением стехиометрического состава и заряжением (точнее — нейтрализацией) части дефектов решетки. Поскольку образование дефектов и электронное возбуждение обусловлены тепловым движением ионов и электронов в кристаллах, нестехиометричность кристаллов ионных соединений является таким же правилом, как и дефектность решеток простых веществ. [c.278]

Протяженные дефекты кристаллов выполняют две функции при формировании фотографического изображения. Во-первых, они создают заряженные центры, которые действуют как ловушки электронов и дырок. Во-вторых, они образуют узлы, из которых легко генерируются внедренные ионы серебра. Вероятно, основные точки выделения серебра в объеме зерна галогенида находятся на внутренних дефектах — ступеньках на краю линий дислокации, границах зерен, сдвоенных плоскостях (хотя на поверхности, которая сама может рассматриваться [c.249]

Иногда дефектные кристаллы не содержат никаких примесей, но имеют искаженную структуру. В узлах кристаллической решетки может недоставать некоторых ионов или атомов. Изменяя условия выращивания кристаллов, удается получить значительное число таких дефектов. Кристаллы с подобными дефектами способны поглощать излучение с большой энергией (например, ультрафиолетовые лучи или электронные пучки), испуская при этом видимое излучение той или иной длины волны в зависимости от конкретного строения кристалла. Это явление называется флуоресценцией оно обнаруживается также и у дефектных кристаллов, содержащих примеси или избыток одного из компонентов. Указанное свойство дефектных кристаллов используется для изготовления люминесцентных ламп и экранов телевизионных трубок. [c.184]

Метод каналирования тяжелых заряженных частиц (протонов, а-частиц, ионов) основан на классическом прохождении их через кристалл по его пустым плоскостям, т. е. плоскостям, расположенным между заселенными атомами плоскостями, или таким же осям (соответственно плоскостное и аксиальное каналирование). Атомы, находящиеся по обе стороны пустой плоскости или осевого канала, своим электростатическим полем способствуют ходу тяжелых частиц именно по этим направлениям. Для каналирован-ных частиц меньше вероятность электронных и ядерных взаимодействий с атомами кристалла, чем неканализированных частиц. Явление каналирования пригодно для изучения дефектов кристаллов, которые препятствуют каналированию. [c.210]

Дефекты кристаллической решетки — это нарушения периодичности строения кристалла, т. е. нарушение периодичности пространственного расположения атомов в зоне дефекта. Эти дефекты на электронно-микроскопическом изображении видны в результате явления дифракционного контраста. Различная дифракция электронов ка дефектном и недефектном участках кристалла (более сильная или менее сильная) приводит к разной освещенности соответствующих его зон и, как следствие этого, к появлению контраста. Характер контраста зависит не только от природы дефек- [c.156]

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]

Безусловно факты, полученные Гуотми, не решают проблему об однородности или неоднородности каталитической поверхности. Однако они позволяют отчетливее представить себе неоднородность поверхности как фактор геометрии кристалла, электронных свойств поверхности разных граней кристалла в свободном и адсорбирующем состоянии они требуют уточнить природу и число нарушений, дефектов поверхности. [c.176]

Если оба электрода изготовлены из одного материала и используется один и тот же раствор электролита, то возникающее напряжение является мерой разности поверхностных энергий или дефектов кристалла в этих двух образцах. Когда поверхностные энергии становятся одинаковыми, напряжение падает до нуля. Даже при нулевом напряжении во внешней цепи все же вполне возможно, что на каждом электроде будут продолжать протекать поверхностные реакции, поскольку крайне маловероятно, что вся поверхность электрода будет иметь одинаковое расположение атомов. Более реакционноспособные атомы будут стремиться перейти в раствор, оставляя электроны на электроде. Эти электроны будут перемещаться в области электрода с более низкой поверхностной энергией и там переводить ионы из раствора в металл. Суммарный эффект этого процесса состоит в переносе металла из областей с высокой поверхностной энергией в области с низкой поверхностной энергией п в сглаживании неровностей поверхности. Эту нерегулярность поверхности для многих металлов можно свести к минимуму, покрывая поверхность ртутью. Ртуть образует со многими металлами жидкие сплавы, или амальгамы. Поскольку жидкие поверхности воспроизводятся легко, амальгамированный электрод можно использовать для работ высокой точности. [c.83]

Одна из них, предложенная в результате исследования комплексов с переносом заряда, предполагает, что наблюдаемые ПМЦ представляют собой устойчивые ион-радикалы, возникающие при переносе электрона между макромолекулами с развитой системой л-со-пряжения или при захвате заряда дефектами кристалла. [c.496]

В дальнейшем мы часто будем касаться вопроса о заряде дефектов. Во многих местах дефекты могут существовать либо в нейтральном, либо в заряженном состоянии, что является результатом либо улавливания дефектом избыточного электрона, либо удаления одного из электронов, в нормальном состоянии связанного с дефектом (улавливание дырки). В качестве примера рассмотрим анионную вакансию в кристалле галогенида щелочного металла, например хлористого натрия. Удаление иона хлора из узла решетки приводит к тому, что [c.54]

На рис. 32.14 показана оттененная электронная микрофотография небольшого кристалла парафинового углеводорода, на которой отчетливо видны ступеньки роста кристалла. Видно также, что имеется действительно одна спиральная ступенька, внутренний конец которой оканчивается дефектом кристалла отсюда и начинается рост кристалла. Дополнительные молекулы присоединяются к кристаллу, пристраиваясь к уступам, образуемым спиралью по мере ее разрастания от возникнувшего дефекта. В настоящее время установлено, что множество кристаллов, вероятно даже все, начинают свой рост с таких дефектов. Отметим, что это разрешает проблему быстрого увеличения тенденции к переходу из одной фазы в другую по мере уменьшения размера частицы, как это показано на рис. 32.4 и обобщено в уравнении Кельвина. Самопроизвольное образование зародыша совершенного кристалла в чистой фазе происходит крайне ред- [c.74]

Рассмотренные выше отдельные процессы образования дефектов и описываюш,ие их уравнения оказались достаточно простыми, однако полный анализ условий равновесия кристалла— это весьма сложная проблема. Дело в том, что разупорядочение решетки часто связано с образованием нескольких типов дефектов и электронным возбуждением, приводящим к заряжению дефектов. В этом случае приходится решать совместно систему квазихимических уравнений образования и заряжения дефектов, что, как и при всяком рассмотрении системы взаимно зависимых химических процессов, оказывается достаточно громоздкой задачей. [c.238]

Электронная проводимость неметаллических кристаллов. Электронные дефекты [c.28]

Рассмотрим теперь электронные дефекты в неметаллических кристаллах — электроны проводимости и дырки. Как уже отмечалось, механизм их движения по кристаллу в разных случаях может описываться двумя приближениями. [c.62]

Если собственный полупроводник не содержит других заряженных дефектов, кроме электронов проводимости и дырок, то их концентрации связаны между собой условием электронейтральности кристалла [е ]=[е+]. Подстановка его в уравнение [c.103]

В настоящем разделе мы рассмотрим бинарное нестехиометрическое соединение МХг+е, обладающее преимущественно ковалентной связью и являющееся при стехиометрическом составе (6 = 0) собственным полупроводником. Это означает, что при стехиометрическом составе доминирующими заряженными дефектами являются электроны проводимости и дырки, возникающие в результате собственной ионизации кристалла (4.1), и условие электронейтральности выражается приближенным равенством [c.115]

Интересно сравнить этот рисунок с рис. 4.5, на котором изображены аналогичные графики для нестехиометрического полупроводника. При сравнении бросается в глаза аналогичный ход прямых для доминирующих заряженных дефектов в каждой из различных областей давлений I—III. Существенное отличие обоих типов нестехиометрических соединений наблюдается только в области I, прилегающей к стехиометрическому составу. Здесь оба соединения имеют различный тип доминирующих собственных дефектов полупроводник —электронные дефекты, ионный кристалл — ионные. В областях же II и III при больших откло- [c.155]

Из-за малости концентраций собственных ионных дефектов, а также их низкой подвижности по сравнению с подвижностью электронов в области контролируемых электронных дефектов кристалл является практически чисто электронным проводником п- или р-типа в зависимости от сорта примеси. [c.162]

Особенности энергетической структуры твердого тела, обусловленные слиянием энергетических уровней отдельных частиц в полосы или зоны, влияют на процессы ионизации п рекомбинации электронов и положительно заряженных дырок. Захват электронов в дефектах кристаллов и последующее их высвобождение при термическом или радиационном возбуждении также могут иметь значение для вторичных процессов, происходящих при взаимодействии таких электронов с нейтральными или заряженными частицами . [c.285]

Полупроводники. Магнитные свойства полупроводников, как и металлов, обусловлены их электронной структурой. Однако в отличие от металла полупроводники в основном состоянии (О К) не имеют электронов проводимости. Они появляются лишь с повышением температуры, и число их растет по экспоненциальному закону (см. гл. V). Поэтому можно ожйдать, что часть магнитной восприимчивости, обусловленная носителями тока, будет резко зависеть от температуры. Помимо этого, вклад в восприимчивость будет вноситься ионными остовами кристаллической решетки, а также различными дефектами кристалла, в первую очередь атомами примеси. Магнитную восприимчивость полупроводника, не обладающего атомным магнитным порядком, можно приближенно представить в виде суммы [c.305]

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-иодонорными (или электроноакцепторными) свойствами, а так- [c.329]

В 1937 г. Де-Бур так объяснил появление f-nono атомы натрия или калия из паров, проникая в кристаллы соответствующих солей, создают там точечные дефекты в анионной части, в которые попадают электроны для компенсации валентности. Это и есть F-центры. Получившаяся система с точки зрения квантовой механики весьма сходна с атомом водорода. Кроме основного состояния, такой электрон имеет ряд дискретных возбужденных уровней. F-поглощение соответствует переходу электрона из основного состояния в первое возбужденное состояние. Эта гипотеза была впоследствии подтверждена многими исследователями. Кроме F-центров были найдены F-, R -, R2-, М- и N-центры, связанные с различными дефектами кристалла. Так, например, V-центр связан с появлением вакансии в катионной части структуры, которая служит ловушкой дырок . F-центры приводят к появлению соответствующих полос поглощения. [c.264]

В ионных кристаллах электроны локализованы на определенных ионах Однако и в этом случае возможно наличие в ннх описанных дефектов Это происходит в том случае, когда в решетке присутствуют катионы одного и того же элемента, но в разных валентных состояниях (характерно для соединений переходных элементов) Присутствие в узле кристаллической решетки катиона с большей валентностью, чем в других узлах, равноценно положительной дырке В этом случае электрон может перейти с катиона меньшей валентности на рядом расположенный катион большей валеитно- стн [c.239]

Я-оно, что, пользуясь такими ненадежными способами оценки эффективности активных центров, нельзя построить количественную теорию катализа. Этой неопределеиностБЮ оценок объясняется тот факт, что нет, кажется, ни одного элемента твердого тела, который не считался бы в то или иное время, теми или иными авторами, ответственным за каталитический процесс углы, ребра, достроенные и недостроенные грани, фазовые границы, различного вида дефекты, включая примесные атомы незаполненные электронные уровни атомов ( -подгруппа) донорные уровни кристалла электроны проводимости атомная фаза, включенная в решетку, адсорбированная на ней и временно отрывающаяся от решетки во время самого катализа. [c.191]

При исследовании полупроводниковых катализаторов необходимо прежде всего учитывать, что мы имеем дело с неидеальным кристаллом. В последнее время широко раепространилась тенденция объяснять каталитические свойства полупроводников наличием свободных электронов в зоне проводимости. Исследователя этого направления в катализе, изучая параллельно изменение электронных (электропроводность, работа выхода электрона) и каталитических свойств твердого тела, обычно не принимают во внимание изменение числа электронов, концентрации и характера дефектов кристалла. Разделение этих двух факторов, концентрации дефектов и концентрации электронного газа, в системе кристаллическая решетка-(-дефект (в частности, внедренный атом) экспериментально очень сложно. [c.313]

Поэтому был разработан общий метод для расчета энергий и собственных функций электронов при хемосорбции молекулы на поверхности кристалла, основывающийся на простом методе молекулярных орбит. Применимость этого метода определяется тем, насколько справедливо предположение о сведении многоэлектронной задачи к одио-электронной с заранее заданной зависимостью потенциала ьг координат электрона. Этот критерий применимости ограничивает изучаемые адсорбенты ионными кристаллами и полупроводниками. Поэтому качественными результатами при хемосорбции на металлах можно пользоваться только с крайней осторожностью. Принцип метода аналогичен. методу Лифшица и Костера — Слетера, применявшемуся к рассмотрению дефектов кристалла. Пользуясь методом молекулярных орбит, получаем вариационным способом обычно рекурентные уравнения для коэффициентов разложения по атомным функциям з линейном приближении. Эти уравнения можно перевести в такие, в которых отдельные коэффициенты разложения выражены функциями, похожими на функции Грина. В этих выражениях содержатся только коэффициенты разложения по функции Ванье, принадлежащие ячейкам кристалла, на которые распространяется потенциал воз.мущения, создаваемый хемосорбированной молекулой. Эта теория, являющаяся обобщением теории Волькенштейна, признает, что [c.34]

Зависимость термо-э.д.с. от кристаллографического направления в различных графитовых образцах исследована в [31]. Среди образцов были графиты прессованный иоликристалличе-ский, частично ориентированный в процессе получения, чешуйчатый природный, ориентированный путем сжатия, и природный, имеющий хорошую ориентацию слоев параллельно оси о. С целью изменения концентрации носителей электронов или дырок были приготовлены кристаллические графитовые соединения, содержащие калий и бром. Результаты этих экспериментов, как и данные по определению удельного сопротивления, были сопоставлены с измерениями термо-э.д.с. Полученные данные подтверждают предположение о том, что в идеальном графите проводимость в направлении оси а осуществляется преимущественно электронами, тогда как в направлении оси с превалирует дырочная проводимость. Этот вывод основан главным образом на том, что наблюдалась корреляция между удельным сопротивлением и термо-э.д.с. Корреляция заключается в том, что для почти идеального графита для величин сопротивления, соответствующих ориентации кристалла вдоль оси о, термо-э. д. с. отрицательна, тогда как для направления, соответствующего оси с, она положительна. Кроме того, использование удельного сопротивления как меры степени совершенства кристаллов показывает, что дефекты кристаллов служат ловушками электронов, вследствие чего термо-э.д.с. становится более положительной. Это подтверждается увеличением концентрации электронов при [c.333]

V —валентная зона — зона провсдимости /, 2—дефекты кристаллов, центры захвата дырок или электронов. [c.53]

В первом случае энергия переходит от синглетно возбужденного красителя А безызлучательным путем на неупорядоченные ионы галогена и дефекты, богатые электронами это возможно при наличии акцепторных уровней в запрещенной зоне кристаллов, что отвечает хвосту длинноволнового поглощения в спектрах AgX. Кун и Мебиус на модельных системах слоев красителей показали возможность переноса энергии [22], но четко не доказали приложимость своих выводов к реальным системам сенсибилизации AgX.. [c.67]

Центры окраски различаются по длине волны собственного поглощения и положению их собственного уровня в запрещенной зоне электронные центры дают уровни выше середины запрещенной зоны, дырочные центры — ниже середины запрещенной зоны. Электронные центры могут отдавать избыточный электрон, т. е. они являются донорами, дырочные центры могут захватывать электрон и являются акцепторами. Энергия образования центра окраски оценивается по положению и интенсивности полосы поглощения. Если полоса поглощения попадает в область видимого света, меняется видимая окраска кристалла. Так, в результате нагревания щелочногалоидного кристалла в парах щелочного металла заметно меняется его окраска например, бесцветные кристаллы Na l, K l в парах Na приобретают ярко-синюю окраску. Появляющиеся спектральные полосы поглощения характерны для кристалла и не зависят от того, какой щелочной металл использован для испарения.Этим подтверждается предположение, что центр окраски создается при взаимодействии собственного точечного дефекта кристалла с электроном или дыркой, поставляемыми из щелочных паров. [c.312]

В общем случае образование дефектов в различных подре-шетках происходит с различной затратой энергии. Однако избыточная дефектность одной из подрешеток при общей электро-тгейтральнрстп кристалла возможна только за счет изменения стехиометрического состава и заряжения (точнее — нейтрализации) части дефектов. Поскольку образование дефектов и электронное возбуждение обусловлены тепловым движением частиц в кристалле, нестехиометричность кристаллов химических соединений является таким же правилом, как и дефектность решеток простых веществ. [c.242]

На рис. 4.5 точка пересечения сплощных прямых [Ум и [Ух ] соответствует давлению рстех лежащему внутри интервала Р-—Р+, в котором преобладающими дефектами являются электроны и дырки. Это соответствует предположению, принятому при постановке рассматриваемой задачи о том, что при стехиометрическом составе кристалл является собственным полупроводником. Однако такое предположение не ограничивает применимости полученных приближенных решений, поскольку при их нахождении использовались лишь ограничения, накладываемые на параметры а и р. На рис. 4.5 возможный ход зависимостей для концентраций нейтральных вакансий изображен также пунктирными прямыми. Точка их пересечения, отвечающая стехиометрическому составу, находится при давлении рстех лежащем вне интервала собственной электронной разупорядоченности Р-—Р+, а именно в области II, в которой доминирующими дефектами являются электроны проводимости и положительные вакансии Ух+. Поэтому такой кристалл при стехиометрическом составе является собственно-дефектным полупроводником п-типа, а переход к собственной проводимости происходит лишь при избыточном содержании X. В остальном же поведение такого кристалла не отличается от ранее рассмотренного. [c.123]

Согласно теории Гарии—Мотта, при поглощении кристаллом AgBr одного фотона образуется один электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Часть электронов в зоне проводимости оседают на примесных поверхностных уровнях. Захваченные ловушками электроны взаимодействуют с междоузель-ными свободными ионами Ag+, образуя на месте ловушки нейтральный атом Ag с малым временем жизни (наибольшее — несколько секунд). При повторении процесса на одном и том же месте образуется кластер из двух атомов Ag, время жизни которого определяется уже несколькими днями. Когда кластер разрастается до трех или более атомов, можно считать, что получено устойчивое скрытое изображение, пригодное для химического проявления. Теория Митчела (1957) также основана на представлении об образовании электронно-дырочных пар, однако предполагается, что сначала междоузельный Ag- - улавливается дефектом кристалла в решетке или на поверхности. Затем этот ион нейтрализуется электроном, и процесс повторяется до образования устойчивого скрытого изображения. Для нашего рассмотрения несущественно, присоединяется ли ловушка к подвижному иону Ag- - или, наоборот, ловушка движется к иону. Существенной стадией является создание электронно-дырочной [c.113]

Рассмотрим характерные превращения парамагнитных частиц (радикалов, ион-радикалов и электронов), захваченных в дефектах кристаллов, на примерах солей, для которых эти превращения исследованы наиболее подробно. К таким солям относятся перхлорат аммония NH4 IO4 и некоторые соли гидразония N2H5X. [c.290]

По мнению ряда исследователей [306, 307], в основе механизма радиационной твердофазной полимеризации лежит процесс безызлучательного перехода в области протяженных дефектов кристалла экситонов в фононы. При этом энергия электронного возбуждения переходит в энергию движения молекул, находящихся вблизи дислокаций, что способствует возникновению полимерной цепи. Некоторым подтверждением подобного механизма являются опыты по полимеризации метакриловой кислоты в кристаллическом состоянии [308]. При облучении ее кристаллов длинноволновым УФ-излучением наблюдалось ускорение реакции полимеризации. Явление было объяснено образованием фононов из экситонов при встрече последних с дефектом решетки. Длину света выбирали так, чтобы исключить возможность образования радикалов. , [c.77]

Этот процесс может повторяться многократно, после чего образуется проявляемый центр скрытого изображения. Поскольку сульфидные образования существуют только на поверхности, теория Герни—Мотта ничего не говорит об объемных эффектах. В этой теории нет указаний на дефекты кристаллов, хотя более вероятным процессом является рекомбинация носителей, а не захват электрона [8]. [c.73]