Барьер потенциальный на границе металла

Рис. 4. Потенциальный барьер на границе металл—вакуум.

Рис. 2.7. Схематическое изображение потенциального барьера на границе металл раствор

Рис. 7. Потенциальный барьер на границе металл—вакуум а—при отсутствии внешнего поля, б—при слабом внешнем поле, е—прп сильном внешнем поле.

Вывод формулы термоэлектронной эмиссии на основе распределения по скоростям Ферми и волновой механики. В современной электронной теории металлов очень существенным является представление о потенциальном барьере на границе металла. Так как для выхода электрона из металла необходимо затратить некоторую работу, то это равносильно тому, что электрон, выходя из металла, переходит из области с более высоким потенциалом в область с более низким потенциалом. Потенциал внутри металла не равен внешнему потенциалу около его поверхности, и на границе металла имеет место скачок или более или менее быстрое изменение потенциала. [c.85]

Рис. 77. Потенциальный барьер на границе металл—электронный полупроводник.

Рис. XII. 2. Потенциальный барьер на границе между металлом и раствором.

Для того чтобы ион-атом мог уйти с поверхности металла в электролит, превратившись в обычный металлический ион, необходимо разорвать связь между атомом и электроном, т. е. затратить определенную энергию. Чем сильнее связь между электроном и атомом, тем труднее атому покинуть металлическую решетку иными словами, для этого необходимо преодолеть некий потенциальный барьер на границе металл — раствор. [c.7]

Энергия, необходимая для преодоления потенциального барьера на границе металл—раствор, получается при этом за счет энергии, освобождающейся при гидратации ионов металла. Очевидно, этот процесс термодинамически станет возможным тогда, когда энергия, освобождающаяся вследствие гидратации иона, будет больше энергии связи ион-атома металла с электронами. [c.10]

Так как вылетающий из металла электрон преодолевает действие удерживающих его сил, то это равносильно тому, что электрический потенциал внутри металла выше, чем вне его, или, другими словами, что на границе металл—вакуум имеется потенциальный барьер, задерживающий электроны. При графическом изображении потенциального барьера на границе металла направление по оси ординат снизу вверх соответствует убыванию потенциала. [c.22]

Рнс. 78. Потенциальный барьер на границе металл—дырочный полупроводник. [c.214]

При внешнем фотоэффекте возбужденный электрон должен затратить часть своей энергии на преодоление потенциального барьера на границе металла, чтобы оторваться от его поверхности. Энергия, необходимая для перемещения электрона из точки с потенциалом в точку с более высоким потенциалом (Уг, равна [c.114]

Рис. 48. Потенциальный барьер на границе металла.

Автоэлектронная эмиссия связана с волновой природой электрона и представляет собой не перескакивание быстрых электронов через потенциальный барьер на границе металла, а согласное с представлениями волновой механики новое явление прохождение электронов сквозь потенциальный барьер (так называемый туннель-эффект). На границе металла, несмотря на наличие потенциального барьера, электронная волна не претер- [c.103]

При электрохимическом нанесении различных металлов на германий и кремний можно получить как выпрямляющие, так и омические контакты. Свойства контакта металл — полупроводник во многом зависят от свойста потенциального барьера на границе металл — полупроводник и, как правило, определяются природой наносимого металла. Однако окисные пленки, покрывающие поверхность германия и особенно кремния, также играют заметную роль, изменяя электрические свойства контакта. Кроме того, они препятствуют хорошему сцеплению металлического покрытия с основой. Поэтому для получения гальванических осадков, хорошо сцепленных с германием, рекомендуется использовать электролиты, в которых осаждение металла происходит с большой поляризацией, а окисление поверхности сводится к минимуму. Наиболее подходящими для этой цели являются цианистые электролиты, применяемые обычно для [c.176]

В 28 мы видели, что начальный потенциальный барьер на границе раздела между металлами практически полностью компенсируется контактной разностью потенциалов и высота равновесного потенциального барьера при этом близка к нулю. Такое же явление следует, очевидно, ожидать и в рассматриваемом случае. Поэтому при очень большой концентрации носителей на контактной поверхности полупроводника существенная часть контактной разности потенциалов распределяется в очень тонком пограничном слое, равном ширине начального потенциального барьера. Пр своей величине эта часть контактной разности потенциалов близка к высоте начального потенциального барьера, но обратна ему по знаку. Сказанное означает, что при обогащении контактной по- [c.179]

Обратим теперь внимание на то, что суммарная высота потенциального барьера, возникающего на границе металла с полупроводником, вообще не зависит от природы металла, а определяется только положением электрохимического потенциала электронов в полупроводнике. Этот результат непосредственно следует из формулы (140). Очевидно, что для рассматриваемого случая величина Ь.А из этой формулы равна [c.182]

Но эти проводники различаются между собой главным образом концентрацией свободных электронов. В металлах концентрация свободных электронов имеет величину 10 см и на несколько порядков больше концентрации всех носителей заряда в растворе электролита. Свободные электроны металла не локализованы и находятся в зоне проводимости. В этих зонах можно бесконечно малым изменением энергии переместить электроны на более высокое или более низкое энергетическое состояние, приводящее к изменению макроскопических свойств поверхности металла. Поскольку в любой электрохимической реакции происходит перенос электронов между металлом и окружающей средой, то электронной структуре вблизи поверхности металла и потенциальному барьеру, препятствующему выходу электронов в окружающую среду, должно быть уделено особое внимание. В этом направлении за последние пятнадцать лет достигнуты определенные успехи, и разработана достаточно эффективная (например, для границы металл вакуум) теория неоднородного электронного газа. Здесь мы покажем наиболее общие свойства границы раздела металл вакуум и некоторые подходы их теоретического обоснования. [c.293]

Рнс. 4.4. Схема потенциального барьера для фотоэмиссии на границах металл—вакуум (а) и металл—раствор (б) [c.72]

Внутренняя и внешняя плоскости Гельмгольца различаются не только расстоянием их до поверхности. Внутренняя плоскость представляет собой слой ионов, которые находятся в своеобразной потенциальной яме. Ионы эти потеряли полностью или частично свою гидратную оболочку. Переход их в раствор требует преодоления некоторого потенциального барьера, связанного с работой против сил специфического взаимодействия ионов с металлом. С другой стороны, переход ионов из объема раствора на внутреннюю поверхность Гельмгольца затруднен эффектом частичной дегидратации. Приближению ионов к поверхности металла на расстояния, меньшие л ,, мешает отталкивание электронных оболочек ионов и электронов металла. Б отличие от внутренней внешняя плоскость Гельмгольца не является слоем ионов, а представляет собой границу, до которой могут подходить ионы (точнее их электрические центры), участвующие в тепловом движении. Между объемом раствора и внешней плоскостью Гельмгольца не существует энергетического барьера, связанного с десольватацией ионов. [c.115]

Величину muluju / 2 обозначим через и будем называть высотой потенциального барьера на границе металла или полной работой выхода. [c.26]

Холодная эмиссия. Сог.ласно формуле (4,27) эмиссионный ток г ири малом Т очень мал. С другой стороны, внешнее поле, уменьшая работу выхода, увеличивает эмиссионный ток. Спрашивается, нельзя лп настолько увеличить внешнее поле, чтобы эмисснонный ток достиг заметной величины при температуре металла порядка комнатной. Опыт показывает, что подобное явление действительно имеет место. Если в вакууме поместить на очен1. близком расстоянии один от другого два металлических электрода п постепенно увеличивать наложенную между ними разность потенциалов, то вакуум, как бы высок он ни был, пробивается. Однако формула (6,8) к этому случаю не приложима, и при комнатной температуре электронная эмиссия наблюдается при напряжённостях поля, в 100 раз меньших, чем вытекает из этой формулы. Это явление называют холодной эмиссией. Оно не находит объяснения, если рассматривать любое явление электронной эмиссии только как выход электронов из металла благодаря перескакиванию наиболее быстрых из пих через потенциальный барьер на границе металла. Такое рассмотрение основано на представлении об электроне как о частице, обладающей электрическим -зарядом и массой и двигающейся в электрическом поле по законам классической электродинамики и механики. [c.36]

Рпс. 80. Потенциальный барьер па границе металл—дырочный полупроводнпк а—при отсутствии приложсппого извне поля, б—при прямом направлении приложенного к контакту поля, в—прп обратном нап])авлении этого поля. [c.219]

При малых скорсютях падающих на поверхность металла электронов вычисленные согласно соотношению (23) направления, на которые приходятся максимумы отражённых пучков электронов, не совпадают с наблюдёнными. Это происходит потому, что при диффракции электронов отражение электронных волн происходит не от одного внешнего ряда узлов пространственной решётки металла, а и от внутренних слоев этой решётки. Чтобы получить согласие теории с опытом, в (23) вместо v надо вставить скорость электронов не вне, а внутри металла, т. е. их скорость после проникновения через поверхность металла. Таким образом, определяя X из опытов диффракции, мы можем найти разницу в скорости электрона вне и внутри металла, а следовательно и пройденную электроном при проникновении внутрь металла разность потенциалов, т. е. высоту потенциального барьера. Высота потенциального барьера на границе металла называется внешней работой выхода W . [c.86]

Закон термоэлектронной эмиссии можно также найти и методами волновой механики, решая задачу о прохождении электронной волны через границу металл — вакуум. Результаты такого решения, данные Фаулером и Нордгеймом [154, 162—164], совпадают с формулой (42) и позволяют сделать некоторые заключения о коэффициенте I) и его зависимости от формы потенциального барьера. Форма же потенциального барьера зависит от природы металла (от конфигурации кристаллической решётки и от строения атомного электрического поля данного металла), а также от наличия тех или иных посторонних молекулярных слоёв на поверхности металла. Эта форма, вообще говоря, неизвестна. При подсчёте коэффициента прозрачности О её апроксимируют [c.92]

Рис. 52. Потенциальный барьер на границе металла а — при отсутствии вне инего поля, б — при слабом вне инем поле, в — при сильном внелнем поле.

Пусть движение ионов металла происходит под действием теплового возбуждения и приложенного поля. Отдельные ионы могут в этом случае приобрести энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера и продвинуться к границе оксид—электролит. Если влияние границ металл/оксид и оксид/электролит отсутствует, то движение ионов внутри оксида требует преодоления потенциальных барьеров, схематически показанных на рис. 4.42. Если расстояние между соседними междоузлиями принять равным 2а и предположить, что ионы в междоузлиях совершают гармонические колебания с частотой V, то вероятность перехода иона из од1юго междоузлия в другое в отсутствие внешнего поля пропорциональна величине [c.274]

Рис. 5. Потенциальная энергия электрона на границе металл — вакуум а) без рнешнего поля б) при наличии внешнего однородного электрического поля, Е — энергия электрона, ф — работа выхода, Цц — высота барьера.

Однако между границами раздела металл—электролит и металл—вакуум есть очень существенное различие на первой из них действует дополнительная переменная — электродный потенциал. При его изменении меняется и работа выхода, поэтому последнюю следует относить всегда к какому-либо определенному потенциалу. Но, задавая потенциал электрода, мы однозначно определяем начальный уровень энергии электрона. В самом деле (рис. 4.4), металлы, находящиеся при одинаковом электродном потенциале (т. е. в равновесии между собой), имеют одинаковый уровень Ферми. Конечный же уровень энергии электрона в растворе, естественно, не зависит от природы металла. Специфика различных металлов проявляется лишь в высоте и форме потенциального барьера на границе раздела, т. е. в области б (см. 2.1). Но как раз свойства барьера в условиях применимости порогового приближения (А. 6) оказываются несущественными для энергетики фотоэмиссии, которая определяется только разницей начального и конечного состояний электрона, но не зависит от конкретного хода потенциала на расстояниях, малых по сравнению с де Бройлевской длиной волны электрона. Поэтому и порог фотоэмиссии в электролит не должен зависеть от природы металла [c.71]

X — расстояние электрона от границы металла, и учитывать затем внешнее поле, если таковое имеется. Иногда пользуются и более упрощённой апроксимацией, изображая потенциальный барьер в виде ломаной, первый отрезок которой направлен вертикально вверх, а второй — под прямым углом к первому при отсутствии внешнего поля и под острым при наличии последнего. [c.93]

Основным моментом в этих теориях, рассматривающих процесс окисления металлов как в газовой атмосфере, так и при анодном окислении, является представление о характере движения иона металла в пленке окиси. Согласно теории Кабрера—Мотта [91] на границе металл—окись имеется потенциальный барьер, который ограничивает выход катионов из металла в пленку. Однако каждый катион, который уже вышел из металла, в дальнейшем без больших затруднений проходит через пленку к ее поверхности. Такой механизм роста окисной пленки более характерен для образования тонких окисных пленок (порядка десятков ангстрем). Величина потенциального барьера согласно работе Чарлсби [94] оценивается в 1,55—1,8эв. [c.9]

Во-вторых, нанесение полимерного защитного покрытия резко меняет природу материала подложки место кристаллического атомного соединения - металла - занимает аморфное атомное соединение - полимер, т.е. происходит замена типа электронной структуры материала подложки. Замена кристаллического атомного соединения, у которого каждый электрон взаимодействует сразу со всей системой в целом, на аморфное атомное соединение, электронная структура которого представляет собой набор дискретных уровней, разделенных высокими потенциальными барьерами, препятствующими распределению электронных волн за границу каждой данной межатомной связи, меняет механизм взаимодействия подложки с такими типичными молекулярными твердыми соединениями, какими являются кристаллические парафиновые частицы. В результате такой замены более интенсивная адгезионная связь, основанная на образовании двойного электрического слоя, возникающего в результате контактной электризации поверхностей металла и парафиновой частицы, с энергией более 65 кДж/моль /56/, сменяется адгезионной связью, определяемой ван-дер-ваальсовыми силами, энергия которых не превышает 50 кДж/моль. Поэтому смена металлической поверхности на полимерную уже сама по себе должна привести к ослаблению адгезионной связи. Действительно, как бьшо показано экспериментально /30/, сила прилипания парафина к поверхности такого наиболее интенсивно парафинирующегося полимера, как полиэтилен, в 2,3 раза ниже, чем у стали. [c.143]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология