Электронные зоны

Рис. 14-25. Энергетические зоны делокализованных молекулярных орбита-лей металлического лития. Исходные атомные 2х- и 2р-орбитали обладают настолько близкими энергиями, что это приводит к перекрыванию зон молекулярных орбиталей. Поскольку атом лития имеет на 2 -орбитали один электрон, зона делокализованных молекулярных орбиталей, образованных атомными 2 -орбиталями, заполнена

Металлическая связь. Электронный газ, электронные зоны и электропроводность. [c.600]

ЭЛЕКТРОХИМИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, изучает строение границы раздела полупроводник электролит и ( жз.-хнм. процессы на этой границе. Особенности этих процессов обусловлены наличием двух видов подвижных носителей заряда — электронов зоны проводимости и положительно заряж. дырок валентной зоны. Электроны и дырки участвуют в электродных процессах независимо друг от друга. Объемная конц. носителей заряда в полупроводниках мала по сравнению с металлами (менее 10 см ), поэтому полупроводниковая обкладка двойного электрич. слоя диффузна, значит, часть межфазного скачка потенциала локализована в полупроводнике. Токи обмена в электродных процессах малы, электродные р-ции обычно необратимы в р-циях возможно участие связанных состояний электронов н дырок (экситонов). Для электрохим. кинетики существенны диффуз. ограничения, связанные с доставкой электронов или дырок к границе раздела электрод электро-лит. Для полупроводниковых электродов характерна высокая фоточувствительность, причем поглощенный свет ускоряет преим. анодную р-цию на электронном полупроводнике и катодную — на дырочном. Генерация неравновесных электронов и дырок, возможная при электрохим. р-циях, может привести к хемилюминесценции. [c.706]

Электронные зоны в металлах [c.625]

Природа связи. Предполагается, что донорные МСС состоят из отрицательно заряженных углеродных сеток и положительно заряженных ионов металлов. Такое распределение зарядов связано с передачей электрона от атома металла углеродной сетке. В результате возникает электростатическое взаимодействие положительно заряженных ионов металла со свободными электронами зоны проводимости углеродных слоев, соседних с ионами металлов и отдаленных от них на расстоянии нескольких слоев. [c.267]

Свойства кластеров сильно зависят от числа входящих в них частиц, что объясняется особенностями их совместного действия. В частности, с ростом числа частиц в кластерах из нескольких атомов металла происходит делокализация валентных электронов и при пяти-шести атомах возникают состояния, отвечающие электронным зонам массивного металла, хотя степень делокализации электронов меньше, чем в большом кристалле. При этом работа выхода электрона имеет промежуточное значение между работой выхода электрона массивного металла и потенциалом ионизации одиночного атома. Изменчивость свойств кластеров касается и химических связей, характер которых зависит от вида и числа частиц ядра и окружающей среды. [c.360]

Обозначим катодные токи с участием электронов зоны проводимости через а с участием дырок — через 1р. Поскольку оба процесса (1, а) и (1, б) идут в обоих направлениях, то [c.293]

Согласно современным представлениям в металлическом кристалле электроны ведут себя не так, как в отдельных, свободных атомах, например в атомах паров металла. В последнем случае электроны могут располагаться в каждом атоме лишь на ограниченном числе энергетических уровней. В кристалле же эти энергетические уровни для валентных электронов расширяются вследствие объединения одинаковых уровней всех отдельных атомов данного кристалла. Такие объединения называются электронными зонами, или полосами. Электроны, принимающие участие в химической связи (валентные), располагаются в отдельной зоне, называемой валентной. Выще располагается свободная от электронов энергетическая зона, или зона проводимости. В металлах при наложении разности электрических потенциалов электроны легко переходят из нижней валентной зоны в верхнюю свободную зону проводимости. Именно поэтому металлы являются хорошими проводниками электричества. [c.164]

Зонная модель и понятие о полупроводниках. В современной физике широкое распространение получила так называемая зонная теория. Для этой теории характерна следующая терминология. Система электронов, образующих невозбужденные химические связи, называется валентной зоной, а система возбужденных связей — зоной проводимости. Двойные ненасыщенные связи в валентной зоне получили название дырок, а электроны зоны проводимости часто называются свободными. [c.77]

Так как электроны зоны проводимости и дырки валентной зоны представляют идеальный газ фермионов, к ним может быть применена статистика Ферми — Дирака. [c.195]

Полагаем, что ширина запрещенной зоны eq велика, так что электроны из валентной зоны практически не переходят в зону проводимости. В формуле (Vni.88) следует принять По = 0 ед/йТ > 1 и приравнять нулю концентрацию электронов зоны проводимости (первый член в левой части уравнения). Получим [c.200]

Адсорбция может быть осуществлена за счет свободного электрона зоны проводимости. Здесь возникает двухэлектронная задача электрон атома А и свободный электрон на поверхности решетки, Наличие свободного электрона на поверхности кристалла в зоне проводимости означает, что один из ионов М+ поверхностного слоя [c.162]

Когда на решетку накладывается электрическое поле Е, электроны с зарядом е подвергаются действию силы Ее и имеют тенденцию к перемещению. Они приобретают дополнительную энергию. Налоя е-ние электрического поля не позволяет электронам зон 1х, 2з, 2р перемещаться, поскольку все энергетические уровни насыщены и переход в имеющуюся энергетическую зону требует значительной энергии. [c.118]

За счет расщепления двух уровней атома образуются две зоны. У атомов неметаллов эти зоны располагаются далеко друг от друга (рис. 26.4, в), а у металлов близко и даже перекрываются, как это показано на рис. 26.4, а. Заштрихованные зоны заполнены валентными электронами, незаштрихованные— свободными электронами (зона проводимости). Электроны металла размещаются по подуровням зоны так, чтобы сначала заполнялись наиболее глубоко лежащие подуровни, а по мере их заселения — менее глубокие (выполнение условия стремления системы к минимуму энергии). У металлов, имеющих мало валентных электронов, заполненными оказываются только наиболее [c.339]

Электронная конфигурация атома натри — Ма 15 28 2/) 35 . Допустим, что кристалл составляет один моль натрия. В этом случае электронная зона, образованная 3 -электронами, содержит N уровней и N электронов. На N уровнях максимально может расположиться 2Ы электронов. Таким образом, Зх-зона оказывается заполненной электронами лишь наполовину. Поэтому в электрическом поле электроны могут легко передвигаться, занимая вакантные уровни в той же самой зоне. Если бы Зя-зона не перекрывалась с Зр-зоной, то и в этом случае натрий хорошо проводил бы электрический ток. Перекрывание Зх- и Зр-зон тем более способствует высокой электрической проводимости. [c.131]

Если, например, локализованный уровень активатора расположен немного выше валентной зоны и имеет большую вероятность захвата дырки, но вместе с тем и заметную вероятность захвата электронов зоны проводимости, то люминесцентное излучение возникает при рекомбинации свободного электрона зоны проводимости с захваченной этим уровнем дыркой (рис. 180, г, переход 2). [c.433]

Полупроводник с собственной проводимостью. Валентная зона может вместить N электронов, зона проводимости — М. Когда М Л, может существовать л = 0, 1, 2,. .., N возбужденных электронов. Каждый из ни.х может рекомбинировать, когда он встретит одну из п дырок следовательно, г (л) = Каждый из iV —л оставшихся в валентной зоне электронов может совершить переход в одно из М — п вакантных мест следовательно, gf (л) (jV — л) (/И — л). Границы при л = 0 и п = Л являются естественными. Основное кинетическое уравнение имеет вид [c.161]

Зонная теория объясняет полупроводниковые св-ва твердых тел на основе одноэлектронного приближения и распределения электронных энергетич. уровней в виде разрешенных и запрещенных зон (см. Твердое тело). Энергетич. уровни электронов, участвующих в ковалентной связи, образуют верхнюю из заполненных разрешенных зон (валентную зону). Следующая по энергии разрешенная зона, уровни к-рой не заполнены электронами,-зона проводимости. Энергетич. интервал между дном (минимумом энергии) зоны проводимости и потолком Еу [c.56]

Вторичные электроны возникают в результате взаимодействия между высокоэнергетическими электронами пучка и слабо связанными электронами проводимости [42]. При взаимодействии между ними происходит передача электронам зоны проводимости лишь нескольких электронвольт энергии. Результирующее распределение вторичных электронов по энергии (область III) на рис. 3.26,6 имеет максимум при энергии порядка [c.59]

Влияние координационного числа на свойства электронных зон кристалла можно проиллюстрировать на примере углерода. Расчеты показывают, что электронные зоны углерода должны делокализовываться, если углерод кристаллизуется в структуры с высокими координационными числами, характерными для металлов (рис. 14-28,а). Следовательно, при таких условиях углерод должен быть проводником электронов. Эксперименталь- [c.630]

В твердом теле каждому энергетическому уровню изолированного атома соответствует совокупность разрешенных энергетических уровней — энергетическая зона. Максимальное число электронов в зоне равно числу электронов на подуровне, умноженному на число атомов в объеме кристалла. Так, максимальное число электронов в -зоне равно 2 т (где т — число атомов в элементарном объеме кристалла). Энергия электронов в пределе зоны квантуется. Расширение электронных уровней в зоны и частичное перекрытие отдельных зон наблюдается только для валентных электронов. Зоны разряженных энергий в кристалле отделены одна от другой аонами запрещенных состояний, в которых не могут находиться электроны. [c.65]

На рис. 4.44 и 4.45 изобраясена резкая граница межд> валентной зоной и зоной проводимости. В действительности эта граница размыта вследствие теплового движения электроны могут переходить с верхних уровней валентной зоны на нижние уровни зоны проводимости. Способность этих электронов свободно передвигаться по кристаллу и переносить энергию из одной его части (нагретой) в другую (холодную) служит причиной высокой теплопроводности металлов. Таким образом, и электрическая проводимость и теплопроводность металлов обусловлены возможностью свободного передвижения электронов зоны проводимости. Именно поэтому для большинства металлов наблюдается параллелизм между этими величинами. Например, лучшие проводники электричества — серебро и медь — обладают и наиболее высокой теплопроводностью. [c.150]

В полупроводниках с ковалентной химической связью появление электрона в зоне проводимости одновременно создает его вакансию в валентной зоне. Данная вакансия на конкретной молекулярной орбитали может заполняться электронами других занятых близлежащих МО. Такой переход электронов внутри валентной зоны как бы создает движение вакансии с одной МО на другую МО. Такие вакансии называются дырками. Поэтому электрический ток в полупроводнике определяется движением электронов в зоне проводимости и движением электронов в валентной зоне. В первом случае электроны переходят на незанятые МО, во втором — на частично занятые МО. В силу того, что энергии МО в зоне проводимости и валентной зоне отличаются, то и подвижности электронов в этих зонах также отличаются. Движение электронов в валентной зоне часто описывают как движение дырок, но в противоположном направлении. В электрическом поле такие дырки ведут себя как положительные электрические заряды. Проводимость полупроводника определяется как сумма его электронной и. дырочной проводимости. Это значит, что перенос тока в полупроводниках может осуществляться как электронами зоны проводимости (п-проводимость, от латинского negative — отрицательный), так и дырками валентной зоны (р-проводи.мость, от латинского positive — положительный). [c.636]

Книга посвящена новой и актуальной области науки — теории химической связи в твердых телах, которая впервые трактуется как один из разделов общей квантовой химии. В ней рассматривается влияние характера химической связи на особенности электронной (зонной) структуры и прослежены налогии между химической связью в молекулах и твердых телах. Дано краткое изложение основ квантовой химии и зонной теории твердого тела, рассмотрен характер химической связи и электронное строение для простейших типов твердых тел- ковалентных кристаллов элементов IV группы и других полупроводников. [c.304]

Примесные полупроводники бывают двух типов. Полупроводники п-типа имеют примесные уровни, при О К заполненные электронами (см. рис. 28, б). Если расстояние от примесного уровия.до дна зоны проводимости невелико, то при пов1лшении температуры электроны переходят с примесных уровней в зону проводимости, следствием чего является ненулевая проводимость при Г > О, осуществляемая электронами зоны проводимости. Примеси, которым соответствуют уровни оии-санного типа, носят название доноров. Донорами являются, например, примеси фосфора или мышьяка в германии. [c.194]

При невысоких температурах доля электронов, переп1едших в возбужденные состояния, невелика. Поэтому у полупроводников с собственной проводимостью валентная зона почти заполнена (свободные состояния имеются лишь у верхнего края зоны), а зона проводимости почти свободна (заняты состояния у дна 301И11). Соответственно почти пустая зона проводимости у полупроводника /г-типа и почти заполненная валентная зона у полупроводника / -типа. Как мы уже отмечали, поведение электронов почти пустой зоны аналогично поведению свободных электронов с массой т [формула (УП1. 47) для кинетической энергии и формула (УИ1.45) для энер[ етической плотности состояний]. Состояние электронов почти заполненной валентной зоны может быть. описано путем рассмотрения движения свободных квазичастиц — дырок [формулы (УП1.48) и (УП1.49)]. Соответственно говорят об электронной проводимости, обусловленной электронами зоны проводимости, и дырочной проводимости, обусловленной движением электронов ( дырок ) валентной зоны. В случае полупроводников с собственной проводимостью осуществляются оба механизма проводимости — электронный и дырочный. В случае полупроводников п-типа имеет мес- [c.194]

Начнем с лития. В свободном (газообразном) состоянии в атоме лития два электрона находятся на 15- и один на 25-орбиталях. При образовании кристалла АО перекрываются, причем в наибольшей степени, естественно, внешние валентные 2 , и образуется такое же число молекулярных. Мы говорим, что происходит расщепление атомных орбиталей в зону. В литии образуются две такие зоны 15 и 25. Первая из них возникает при взаимодействии внутренних орбиталеи это взаимодействие (перекрывание АО) относительно мало, и потому зона узка. Так как на каждой из 15-АО Ы было по два электрона, то и все образовавшиеся МО этой зоны содержат по два электрона — зона целиком заполнена, следовательно, не дает вклада в энергию связи (ведь число связывающих и антисвязывающих орбиталей в зоне одинаково). Зона, образованная валентными 25-АО, значительно шире и заполнена, очевидно, наполовину. [c.134]

Электропроводность вещества зависит от концентрации носителей тока и их подв1[жности. Характерная особенность чистых электрон пых полупроводников — быстрое увеличение концентрации проводя щих электронов с ростом температуры. Причина этого состоит в еле дующем. Спектр значений энергии изолированных атомов дискретен Если есть N изолированных атомов, то все они могут иметь одинаковую энергию. Электроны, принадлежащие разным изолированным атомам, могут находиться в одинаковых квантовых состояниях. В жидкости или кристалле атомы взаимодействуют друг с другом. В результате этого взаимодействия состояния движения электронов, одинаковые в изолированных атомах, становятся различными. Дискретные энергетические уровни изолированных атомов преобразуются в энергетические зоны. Между зонами находятся области запрещенных состояний. Это запрещенные зоны. Если все уровни в зоне полностью заняты электронами, зона называется валентной. Зона, где не все уровни заняты, называется зоной проводимости. Так как уровни энергии в зоне очень близки, электроны зоны проводимости, получая даже небольшие порции энергии, могут изменять свои состояния, в том числе скорость и направление движения. При наложении внешнего электромагнитного поля электроны зоны проводимости, взаимодействуя с этим полем, будут менять состояние своего движения. Возникает электрический ток. [c.163]

Правильнее рассматривать не заполнение электронных состояний атомов, а электронных зон. В ряде работ показано, что энергия образования сплава переходных элементов определяется в первую очередь /-зоной, ее смещением при образовании сплава и ее деформацией. Эти характеристики существенно зависят от положения компонентов в таблице Менделеева и прежде всего от заиолненности /-оболочек. [c.652]

Понятие об энёргети ческой электронной зоне является основным принципом в теоретических подходах к рассмотрении твердого тела. Подобно тому как в изолированном атоме имеются разрешенные и запрещенные уровни энергии, на которых располагаются электроны, так и в кристалле для электронов существуют разрешенные и за прещенные по энергии зоны. [c.130]

Показано, что в кристаллах с решеткой типа Na l время жизни зонных электронов т< 20 пс в sl - т 1 не при 300 К и уменьшается с уменьшением температуры в sBr минимальное г 50пс, что связано с генерацией электронов зоны проводимости в результате Оже-рекомбина-ции электронов валентной зоны и дырок первой остовной зоны. [c.76]

В общем случае коэффициент вторичной электронной эмиссии ие сильно изменяется с атомным номером по измерениям на чистых элементах, так что контраст, обусловленный составом (контраст от состава), обычно не наблюдается в этом режиме. Имеются литературные данные [92, 93], в которых описываются представляющие интерес исключения, когда в режиме вторичной электронной эмиссии наблюдался сильный контраст от состава объекта. Пример такого контраста представлен на рис. 4.28 [93]. На изображении карбида кремния, полученного на связке, во вторичных и отраженных электронах наблюдается сильный контраст между внутренними и внешними областями зерна карбида кремния. На изображении, полученном в отраженных электронах, контраст между этими областями не наблюдается, наблюдается лишь обычный контраст от атомного номера между зернами 51С и межгранулярным кремнием. В работе [93] предполагается, что. контраст в режиме вторичных электронов возникает за счет различия в коэффициенте вторичной электронной эмиссии из-за разного содержания примеси. Так как карбид кремния является полупроводником, то наличие малых концентраций (следов) примесей может изменять акцепторные уровни в электронной зонной структуре, которая определяет вторичную электронную эмиссию. Общее изменение химического состава из-за наличия таких примесей настолько мало, что разность в среднем атомном номере недостаточна для того, чтобы создать заметный контраст от атомного номера на изображении в отраженных электронах. [c.141]

Во-вторых, поскольку, согласно принципу Франка—Кондона, электронные переходы в ходе электрохимической реакции на межфазной границе происходят между уровнями равной энергии [6], то для эффективного переноса зарядов (т. е. протекания электрохимической реакции на границе раздела) необходимо перекрывание уровней энергии в растворе электролита и в разрешенной зоне в твердом теле. Поэтому, например, электродные реакции, уровень электрохимического потенциала которых лежит вблизи потолка валентной зоны , обменивают заряды между раствором и алмазом весьма эффективно. Это согласуется с обсуждавшейся выше (рис. 27) зависимостью скорости реакции от равновесного потенциала окислительно-восстановительных систем. Мы видим, в частности, что уровень электрохимического потенциала системы Ре(СК) расположен близко к валентной зоне и очень далеко от зоны проводимости. Очевидно поэтому, что электродные реакции с участием ионов Fe( N)g и Ре(СК) протекают с участием валентных электронов алмаза, а не электронов зоны проводимости. Более детальньгн анализ годографов импеданса, подобных изображенным на рис. 31а (см. так- [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология