Поверхностные состояния

Рис. 36. Зоны поверхностных состояний Тамма

С целью выяснения роли алкенов и водорода в процессе Сб-дегидроциклизации и изомеризации алканов исследованы [125] превращения 3-метилпентана, а также З-метилпентена-1, цис- и транс- изомеров 3-метилпен-тена-2 на платиновой черни при температуре 300—390 °С Е1 токе Нг и Не при ( азличном содержании Нг в газе-носителе. Выявлено четкое влияние концентрации Нг в газе-носителе на превращения (Сз-циклизация, скелетная изомеризация, образование метилциклопентана и бензола) 3-метилпентана и изомерных алкенов. Полагают [125], что скелетная изомеризация должна проходить через промежуточный поверхностный комплекс, общий для 3-метилпентана и 3-метилпентенов. Этому комплексу соответствует полугидрированное поверхностное состояние углеводорода, адсорбированного на двух центрах. При малом содержании Нг возникает сильное взаимодействие между углеводородом и металлом с образованием кратных связей углерод—платина, что приводит к образованию З-метилпентена-1 из 3-метилпентана и. к частичному покрытию поверхности катализатора коксом. При больших количествах Нг преобладает слабое взаимодействие, увеличивается время жизни промежуточного комплекса и протекают характерные реакции дегидрирование алкана с образованием 3-метилпентена, Сз-де- [c.229]

Искажение ( аморфизация ) структуры твердого вещества у поверхности, где длины и углы связей иные, чем в глубине вещества, вызывает появление в его энергетическом спектре локализованных поверхностных состояний. [c.99]

Для характеристики твердой поверхности используют еще один термин — поверхностное состояние. Ему отвечают локализованные вблизи поверхности электронные энергетические уровни, особенно уровни, способные обмениваться илн делиться [c.181]

Особые поверхностные состояния появляются благодаря хемосорбции. Их называют индуцированными поверхностными состояниями. Задачу определения этих состояний решают уже знакомым нам путем. [c.112]

Для поверхностных состояний, образованных инородными атомами и молекулами, положение энергетических уровней зависит от типа их химической связи с поверхностью. [c.182]

Механическая обработка изменяет межатомные расстояния и координацию атомов твердого тела, т. е. химическое строение данного твердого вещества. Поэтому при более точном подходе ее, конечно, нельзя считать только физическим воздействием в сущности она является одновременно химическим превращением исходного твердого вещества в новое твердое химическое соединение, находящееся в метастабильном состоянии. Е( результате механической обработки твердого вещества исходный энергетический спектр заметно перестраивается зоны смещаются и расширяются, плотность размещения в них энергетических уровней увеличивается с увеличением числа трещин и пор увеличивается число поверхностных состояний. Заметим, что нарушение правильного распо-лол ения атомов в структуре твердого тела равносильно включению в него участков непериодического строения. Все это, как мы увидим ниже, вносит в его энергетический спектр соответствующее число локализованных уровней. [c.108]

Мы видим, что уровни Тамма находятся выше и ниже энергетических уровней соответствующей зоны бесконечно большого кристалла. Их количество определяется количеством атомов, образующих поверхность, т. е. величиной порядка 10 на см . Поэтому уровни Тамма сливаются в квазинепрерывные зоны поверхностных состояний (рис. 36). [c.110]

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ШОКЛИ [c.111]

Действительно, при расколе кристалла алмаза по плоскости (111) часть атомов углерода, оказавшись на поверхности, теряет своих соседей и одна из тетраэдрических хр -орбиталей каждого из этих атомов становится свободной, т. е. появляются свободные валентности. Три остальные орбитали при этом по-прежнему принадлежат всему кристаллу. Свободные валентности направлены под прямым углом к поверхности кристалла (рис. 37). Каждая свободная орбиталь представляет собой поверхностное состояние Шокли, которое появляется в запрещенной зоне (рис. 38). Когда на поверхности имеется большое количество свободных орбиталей, то они образуют квазинепрерывную зону поверхностных состояний. [c.111]

Однако свободные валентности на поверхности алмаза и алмазоподобных твердых тел кремния и германия, если и образуются, то сразу же вступают во взаимодействие друг с другом, в результате чего поверхностные состояния Шокли исчезают тем легче, чем слабее межатомные связи и подвижнее атомы. При этом поверхность в большей или меньшей мере перестраивается. [c.111]

Рассмотренное строение двойного слоя характерно для собственных полупроводников, в которых нет ни объемных примесей (добавок), ни так называемых поверхностных состояний, обусловленных чаще всего адсорбцией чужеродных атомов. Часто полупроводник в качестве примеси содержит атомы такого вещества, благодаря которому резко увеличивается число свободных электронов п. Такие добавки называются донорами электронов. Для германия такой добавкой служит мышьяк. Поскольку произведение пр в присутствии доноров электронов остается постоянным [уравнение (28.3)1, то увеличение п приводит к соответствующему уменьшению числа дырок р--=К 1п. Поэтому проводимость таких примесных полупроводников п-типа осуществляется в основном за счет свободных электронов в зоне проводимости. Если же атомы примеси резко увеличивают число дырок в валентной зоне, то растет дырочная проводимость и соответственно уменьшается число свободных электронов п = Кз/р- Такого рода примеси называются акцепторами электронов, а полупроводники с дырочной проводимостью — полупроводниками /7-типа. Акцепторами электрона для германия служат атомы галлия. В присутствии примесей соотношение (28.2) в объеме полупроводника уже не остается справедливым. Вместо него следует записать [c.141]

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СОСТОЯНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С ХЕМОСОРБЦИЕЙ [c.112]

Рассмотренное строение двойного слоя характерно для собственных полупроводников, в которых нет ни объемных примесей (добавок), ни так называемых поверхностных состояний, обусловленных чаще всего адсорбцией чужеродных атомов. Часто полупроводник в качестве примеси содержит атомы такого вещества, благодаря которому резко увеличивается число свободных электронов п. Такие добавки называются донорами электронов. Для германия такой добавкой служит мышьяк. Поскольку произведение пр в присутствии доноров электронов остается постоянным [уравнение (28.3)1, то увеличение п приводит к соответствующему уменьшению числа дырок р = Поэтому [c.150]

В результате выясняется, что адсорбция атома индуцирует поверхностные состояния, которые располагаются выше соответствующей нормальной зоны неограниченного кристалла. Относящиеся к ним волновые функции не являются периодическими ни в одном направлении и быстро убывают при удалении от адсорбированного атома. Если адсорбированы два атома и они находятся на конечном расстоянии друг от друга, то волновые функции четны по одну сторону от середины расстояния между этими, атомами и нечетны по другую сторону от него. Это указывает на существование четных и нечетных локализованных состояний, которые находятся над объемной энергетической зоной. Когда расстояние между адсорбированными атомами достаточно велико, то те и другие состояния образуют дважды вырожденные состояния. При сокращении расстояния между адсорбированными атомами данные энергетические уровни расщепляются. Сближение атомов на некоторое критическое расстояние приводит к тому, что нижнее локализованное состояние включается в объемную зону и теряет свою обособленность, т. е. перестает быть локализованным, в то время как верхнее состояние остается локализованным. В связи с [c.112]

Снижение величины теплоты сорбции с заполнением поверхности сорбента теми или иными структурными единицами, присоединенными к его поверхности межатомными связями, объясняется, как мы знаем, тем, что для каждого твердого тела имеется целая зона поверхностных состояний, энергия которых более или менее быстро убывает от некоторого значения Ет х до ш1п но мере того, как эти состояния последовательно занимаются в процессе [c.196]

Оптическая электронная спектроскопия в отраженном диффузно рассеянном свете широко применяется в исследованиях, связанных с выяснением поверхностных состояний дисперсных [c.161]

Во всех проводившихся выше рассуждениях предполагалось, что в исходном состоянии, т. е. до установления равновесия между полупроводником и металлом, концентрация носителей на поверхности полупроводника совпадала с их концентрацией в объеме. Необходимо, однако, иметь в виду, что такое предположение практически никогда не реализуется. Последнее связано с существованием так называемых поверхностных состояний, которые и определяют концентрацию носителей на поверхности полупроводника. Эти вопросы мы будем рассматривать в гл. VHI, а пока заметим, что результаты данного параграфа имеют в основном теоретическое. [c.183]

Трудность классификации процессов, происходящих па межфазной поверхности, объясняется многими причинами большими отличиями теплот объемных и поверхностных химических реакций, высокими концентрациями веществ в объеме адсорбционного слоя, необычной координацией взаимодействующих частиц, возникновением поверхностных состояний, не имеющих аналогий в объемной фазе, ориентированным положением несимметричных молекул адсорбата на поверхности, изменением эффективного заряда частиц на поверхности и тому подобными эффектами. Энергетические отличия поверхностных соединений обусловлены прежде всего тем, что возникновение адсорбционного слоя не сопровождается разрушением решетки носителя. Благодаря этому прочные хемосорбционные соединения наблюдаются даже в тех случаях, когда соответствующие им объемные соединения вообще неизвестны. [c.159]

Для определения плотности поверхностных состояний N s используется соотношение [c.127]

Рис. 74. Смещение экспериментальной С—У-кривой МОП-структуры (2) относительно теоретической (/), обусловленное влиянием поверхностных состояний

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]

Из (17.145), (17.146) и (17.147) следует, что коэффициент переноса, определяемый из наклонг. поляризационных кривых, может существенно изменяться в зависимости от распределения падения потенциала в зоне контакта полупроводник — раствор и концентрации поверхностных состояний. [c.380]

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА, ПОВЕРХНОСТНЫХ СОСТОЯНИЙ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ и ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АРГИЛЛИТОВ И ГЛИНИСТЫХ ПЕСЧАНИКОВ ТИГШШСКОГО УГОЛЬНОГО МЕСТОРОВДЕНИЯ [c.124]

Предположение, что обменный интеграл р имеет одно и то же 31начение для любой пары соседних атомов, является, конечно, крайним упрощением, далеким от действительности. Величина р зависит от полноты перекрывания орбиталей, которая неодинакова для атомов, находящихся на поверхности и в глубине кристалла. На это, в частности, указывает тот факт, что межатомные расстояния на поверхности иные, чем внутри кристалла. Например, рассчитано, что межплоскостные расстояния в повёрхностном слое кубического кристалла с гранецентрированной решеткой на 11%, а в пятом, от поверхности слое на 2% больше, чем в его глубинах. Но такое предположение— необходимый прием для решения задачи о поверхностных состояниях, так как она может быть решена только при условии, что либо обменные интегралы для поверхностных и внутренних атомов совпадают, а соответствующие Ку-лоновы интегралы различны, либо, наоборот, совпадают последние, а первые различны. Для того и другого случая получают разные решения, указывающие на существование различных поверхностных состояний. Вот как решается эта задача при условии, что обменные интегралы для поверхностных и внутренних атомов одинаковы, а соответствующие кулоновы интегралы а и а различны. Кулонов интеграл для поверхностных атомов выражают следующим образом [c.109]

Магнитные измерения показали, что на поверхности графита практически нет атомов, находящихся в состоянии А, а состояние Б — это синглетное состояние атомов углерода. В этом состоянии атом имеет пару электронов со спаренными спинами. Таким образом, шоклиевские поверхностные состояния ст-электронов заполнены, а состояния я-электронов свободны. В то же время дроблением графита в вакууме при 77 К, судя по интенсивности сигнала ЭПР, удается получить около 10% периферийных атомов, находящихся в состоянии 5 ря-гибридизации (состояние А—состояние Шокли). Эти поверхностные радикалы устойчивы в вакууме до 800 К они исчезают при сорбции кислорода. Состояния Б и В сохраняются при прокаливании в вакууме графита до 1100 К. При сорбции кислорода сначала вступают во взаимодейспвие атомы в состояниях Б [c.200]

С другой стороны, влияние поверхностных состояний на распределение поля двойного слоя в полупроводнике качественно аналогично влиянию специфически адсорбированных ионов на распределение потенциала в ионном двойном слое. В обоих случаях происходит уменьшение скачка потенциала г)) или г Зо — за счет роста скачка потенциала в слое Гельмгольца. По аналогии со стронием границы металл — раствор, когда д=—и г1зо=0, возможны такие поверхностные состояния, при которых падение потенциала в объеме полупроводника обращается в нуль г]35=0. Поведение такого полупроводника с точки зрения двойного электрического слоя приближается к поведению метал--лического электрода. [c.142]

Работа выхода электронов из окисной пленки определяется, очевидно, свойствами всех находящихся в ней частиц, нлн, другими словами, всей системой быстрых и медленных поверхностных состояний. Ввиду отмеченного выше сходства между поверхностной пленкой и водными растворами, мы будем считать, что работа выхода электронов из этой пленки может быть определена по формуле (152а). [c.207]

Интерес представляют катализаторы, содержащие два переходных элемента. Эти катализаторы получены совместным нанесением металлорганических соединений элементов У1П и VI групп. Предлагаемые для этих катализаторов модели поверхностных состояний нанесенных компонентов весьма близки к постулируемым ансамблям Кобозева они включают два-три атома восстановленного металла VIII группы и два-три атома или иона с низшей степенью окисления элемента VI группы. [c.114]

Вблизи реальной поверхности полупроводника за счет так называемых поверхностных состояний наблюдаются изменение энергетического состояния носирлей и искривление зон даже в отсутствие внешнего поля. [c.123]

Рис. 73. Вольт-емкостная характеристика МОП-структуры при отсутствии поверхностных состояний (теоретическая кривая) tf — для кремния п-тиЪа б — для кремния р типа / — обогащение 1 — обеднение

После термополевого воздействия наблюдается сдвиг С — -характеристики вправо от исходной (для кремния п-типа) (рис. 76). Величина А]/ в определяет заряд и плотность поверхностных состояний после термополевого воз- [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология