Зона уровней энергии

Итак, электроны кристалла, вообще говоря, имеют разрешенные и запрещенные зоны энергии, причем Число энергетических уровней в разрешенной зоне равно числу элементарных ячеек в кристалле, умноженному на 2. Согласно принципу Паули, уровень энергии может. быть заполнен не более чем одним электроном. Поэтому кристаллы в основном состоянии, когда заполнены все самые низкие энергетические уровни, могут быть трех типов, которым со- ответствуют следующие особенности зон энергии [c.170]

Зонная теория твердого тела позволяет объяснить основные физико-химические свойства кристаллов высокую электрическую проводимость и теплопроводность металлов, особенности проводимости в полупроводниках, изолирующие свойства диэлектриков и т. п. Электрическая проводимость кристаллов определяется наличием квазисвободных электронов, способных к направленному перемещению под действием внешнего электрического поля. Если на электрон действует сила, определяемая напряженностью электрического поля, то он начинает двигаться с ускорением и его кинетическая энергия при этом возрастает. В зонной модели, которая является результатом применения представлений квантовой механики к твердому телу, возрастание энергии электрона равносильно его переходу на более высокий энергетический уровень. При наличии в зоне разрешенных энергий вакантных уровней, ко- [c.309]

Рис. 73. Модель образования электронной примесной проводимости в кремнии и германии а — в плоском изображении б — в зонной энергетической диаграмме д — донорный уровень — энергия активации донора 1+ — за-

Во всех реакциях, протекающих при химических и электрохимических процессах, важную роль играет катализ — каталитическое участие в реакционных процессах среды (кислотно-основный катализ) и поверхности раздела фаз (гетерогенный катализ). Катализатор участвует в образовании промежуточного неустойчивого комплексного соединения, которое затем распадается и вновь выделяет исходный катализатор вместе с конечным продуктом реакции. Такая ступенчатая схема процесса приводит к значительному увеличению скорости реакции благодаря снижению энергетического барьера в зоне контакта реагирующих продуктов на промежуточных ступенях процесса. Как известно, энергетический барьер определяет тот уровень энергии, который должна преодолеть реакция при пе реходе продукта из начального состояния в конечное. [c.85]

В заполненной зоне 8г<[х и большинство уровней заполнены электронами. За счет переходов электронов на возбужденные уровни, где 8г>М, часть уровней в заполненной зоне может оказаться свободной. Для описания системы в этих случаях вводится понятие дырки как уровня, который заполнен при 7 =0, но при 7 >0 оказался вакантным. Функция ц,(Г) для любого статистического распределения как классического (1Х.7), так и квантового (1Х.4) имеет одинаковый смысл — это удельная свободная энергия, т. е. химический потенциал. В классической статистике р,(Г) вычисляют, исходя из (1Х.7), но величина л не имеет простого истолкования. Для распределения Ферми химическому потенциалу согласно (1Х.6) сопоставляется некоторый уровень энергии д.=еь для которого по определению / — - . Для электронов уровень химического [c.139]

Другими словами уровень энергии электрона в растворе задается концентрацией растворенного вещества, несущего как свободные, так и связанные электроны. Это явление находит свое объяснение в зонной модели, по которой посторонние примеси и искажения регулярности структуры вещества (в данном случае растворителя) обусловливают появление дополнительных локальных энергетических уровней, значительно облегчающих переход электронов из заполненной валентной зоны в зону проводимости. [c.47]

Природа границ между кристаллитами рассматривается в курсах металловедения. Здесь мы напомним, что при малом различии в угле направления ориентации соседних кристаллитов, граница можег рассматриваться как совокупность дислокаций. При большом различии в ориентации граница состоит из отдельных областей с правильным расположением атомов в решетке между ними находятся области с. геометрически неправильной, искаженной структурой. В результате указанных причин, а также вследствие того, что границы представляют своего рода фазовый раздел, они энергетически неравноценны элементам объема внутри кристаллитов. Уровень энергии атомов, расположенных в зоне границ, выше, чем внутри кристаллитов, что приводит к различию в химической стойкости. Как правило, границы окисляются в агрессивных средах быстрее, чем поверхность самих кристаллитов, что используется, в частности, в металлографии при травлении шлифов. Это относится и к окислению в газах при высокой температуре, например, аустенитной хромоникелевой стали [21]. Образец выдерживается при высокой температуре ( —1000° С) на воздухе в течение 3—5 сек, после чего немедленно погружается в расплавленную буру (900—950° С), которая, флюсуя (растворяя) окалину, проявляет канавки вдоль границ зерен. [c.25]

При прохождении ядерной частицы через кристалл некоторые электроны могут быть переброшены из валентной зоны в зону проводимости, где они будут находиться в возбужденном состоянии. При возвращении такого электрона в валентную зону, соответствующую основному состоянию, выделяется энергия возбуждения. Однако электрон, находившийся в возбужденном состоянии в зоне проводимости, может перемещаться внутри кристалла до тех пор, пока он не попадет в окрестности дефекта и не перейдет на уровень энергии, связанный с дефектом. С этого нового уровня электрон путем испускания излучения может вернуться в валентную зону такой переход и сопровождается сцинтилляционной вспышкой—флуоресценцией. [c.75]

Однако такое состояние избыточного электрона не является энергетически самым выгодным наинизшее энергетическое состояние достигается, когда избыточный электрон захватывается электростатическим полем положительно заряженного ионного остатка фосфора, имеющего четыре электрона в валентной зоне. Понижение энергии избыточного электрона в поле ионного остатка примеси приводит к тому, что его энергетический уровень оказывается лежащим в запрещенной зоне, ниже дна зоны проводимости Ес на некоторую величину равную [c.34]

Были представлены доказательства хемосорбции кислорода на поверхности окиси цинка [31, 32]. Уровень энергии для первого электрона обозначен через Ез. Второй поверхностный энергетический уровень, связанный с адсорбцией и определенный по измерению электропроводности, как уже указывалось, лежит на 0,8 эв ниже зоны проводимости у поверхности. Было высказано предположение, что этот уровень связан с двукратной ионизацией адсорбированного кислорода. [c.319]

Зона характеризуется двумя особенностями, которые и определяют свойства металлического состояния. Во-первых, каждая МО охватывает всю цепь атомов лития, а в трех измерениях — весь кристалл. Это приводит к подвижности электронов в макроскопическом масштабе. Во-вторых, в зоне нет щели между заполненными и незаполненными МО. Это означает, что очень небольшие возмущения уровней энергии могут привести к изменению в заполнении МО, которые вызовут изменения физических свойств. Например, электрическое поле может изменить относительные энергии уровней, что приведет к смещению электронов в направлении поля или против поля (рис. 8.29). Если мы приложим электрическое поле, которое благоприятствует состояниям, в которых электро.ны смещены к западу , уровень энергии этих состояний понижается относительно состояний, в которых электроны смещены к востоку . Благодаря близости энергии состояний малейшее смещение такого рода приводит к тому, что многие свободные уровни, соответствующие движению электронов на запад , окажутся ниже заполненных уровней, соответствующих движению электронов на восток . Тогда заполнение орбиталей перестраивается, и мы обнаруживаем боль- [c.279]

Согласно зонной теории проводимости носителями электрического тока в твердых телах являются электроны зоны проводимости. Уровень энергии электрона в этой зоне выше, чем в валентной. У хороших проводников тока (металлы и металлоподобные соединения) переход электрона из валентной зоны в зону проводимости происходит почти без затрат энергии. Эти зоны характеризуются непрерывным уровнем энергии. Так, для Na энергия активации чрезвычайно мала (10 эВ). [c.91]

Рис. 2. Зонная энергетическая диаграмма полупроводника с собственной проводимостью I и с примесной проводимостью и- и р-типов ( -дно зоны проводимости потолок валентной зоны -уровень Ферми и уровни энергии примеси донорного и акцепторного типа соответственно)

Если же кристалл кремния легировать элементами III группы периодической таблицы, например бором или алюминием, то кремний превращается в полупроводник /)-типа. У атомов этих элементов на один валентный электрон меньше, чем у атомов кремния, поэтому они создают неподвижные ловушки , захватывающие свободные электроны. Как показано на рис. 26.2,6, энергетический уровень электронов легирующего элемента близок к валентной зоне кремния. Энергия большинства электронов валентной зоны достаточна для их перехода на акцепторные уровни Е , и таким образом эти уровни целиком заполняются. Каждый валентный электрон, перешедший на один из акцепторных уровней Е , оставляет после себя дырку , т.е. свободный разрешенный уровень валентной зоны, на который может перейти оставшийся в этой зоне другой электрон. Таким образом под воздействием электрического поля эти электроны приобретают дополнительную кинетическую энергию и способствуют повышению электропроводности кремния / -типа. [c.386]

Действительно, для того чтобы участвовать в переносе тока, электрон должен получить некоторую дополнительную энергию от лектрического поля н перейти на более высокий (вакантный) уровень, где он может передвигаться (дрейфовать) в соответствии с приложенным полем. Однако если все уровни в зоне заняты, а следующая разрешенная зона (зона проводимости) с вакантными уровнями находится далеко, п энергия, необходимая для перевода электрона с верхнего уровня валентной зоны на нижний уровень зоны проводимости, значительно превосходит энергию поля, то ток через систему не может пойти, несмотря иа наличие свободных уровней. [c.136]

Схема окисления с использованием колонн заключается в следующем. Сырье насосом подают в колонну под уровень жидкости. В нижнюю часть колонны через маточник подают компрессором воздух. Битум откачивают с низа колонны (отбор ниже маточника), отработанные газы выводятся с верха колонны из газового пространства. Перемешивание реагирующих газовой и жидкой фаз происходит за счет энергии сжатого воздуха. В результате перемешивания температуры выравниваются практически во всем объеме зоны реакции, что предопределяет возможность использования холодного сырья свежее сырье при поступлении в колонну смешивается с окисляемым материалом и нагревается за счет тепла реакции окисления. В случае глубокого окисления (получение строительных битумов, использование легкого сырья) охлаждения сырьем недостаточно, и необходимы системы дополнительного охлаждения [74]. [c.134]

Причинами межкристаллитного растворения твердых металлов в жидком могут быть 1) более высокий уровень потенциальной энергии атомов,находящихся в межкристаллитных зонах, по [c.144]

Зона с уровнем звука более 85 дБЛ должна быть обозначена знаками безопасности в таких зонах можно работать только в средствах индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.051—78. Интенсивность распространения шума по воздуху можно уменьшить установкой на его пути звукоизолирующих преград (стен, перегородок, кожухов и т. д.). Акустическая обработка помещений (устройство звукопоглощающих облицовок стен, потолка, пола или размещение в нем штучных звукопоглотителей) позволяет существенно уменьшить энергию отраженных волн и уменьшить уровень шума на рабочем месте. [c.568]

По теории Дирака [7] вакуум представляется как энергетическая "зона", заполненная целиком фермионами, верхний энергетический уровень которой имеет энергию -т с, где т - масса покоя возникающей частицы, с - скорость света. Фермионы, находящиеся в вакууме (при Е < -т с") не обнаружимы, так как ие могут принимать участия в каких-либо взаимодействиях. При сообщении частицам в вакууме энергии Е. .> 2 - т с" они переходят через запрещенную "зону", их энергия Е > т с и частицы становятся наблюдаемыми. Возникающие при этом вакансии в зоне отрицательных энергий ведут себя как античастицы. [c.15]

При статическом нагружении материала происходит активация отде, 1ьны. . ерен, сегментов и кластеров, а также элементов оболочки кластеров. Происходит "сток" энергии в зонь с наименьшим производством энтропии, каковыми являются границы зерен, частиц и кластеров. Таким образом, поглощение энергии происходит на трех структурных уровнях, С другой стороны, структурные элементы (атомы, кластеры, сег.менты) стре,мятся занять болеэ выгодное положение, с точки зрения наи.меньшего производства энтропии, которое на каждом структурно,м уровне может достигать определенного критического значения. Элементарный акт разрушения при это.м нронсхолш на том структурно,м уровне и в том локальном объеме, где первым достигается критический уровень энергии, определяемый силой взаимодействия структурных составляющих данного уровня. Элементарный акт разрушения заключается в разрыве связей и образовании поверхности, отличающейся локально высоким значением энтропии, и, как следствие этого, высокой активностью периферийных слоев, формирующих этот уровень (атомы в кластерах, кластеры в сегментах, сегменты в зернах). В зависимости от того, какой структурный, уровень определяет максимальный сток энергии, будет зависеть характер разрутиения - межзеренное или транскристаллитное [11], [c.27]

Необходимость выполнения принципа Франка — Кондона для перехода электрона обусловливает следующий механизм элементарного акта разряда. Благодаря флуктуациям растворителя распределение его диполей в зоне реакции может оказаться таким, что электронные энергии начального и конечного состояний станут одинаковыми (точка пересечения термов). В этих условиях оказывается возможным квантовомеханический (туннельный) переход электронов из металла на реагирующую частицу. Если такой переход осуществляется, то система переходит на конечный терм и релаксирует по нему в равновесное состояние. Точка пересечения термов может быть реализована лищь при классическом поведении медленной подсистемы. В противном случае уровень энергии, отвечающий точке пересечения, может оказаться запрещенным. Таким образом, при делении системы на быструю и медленную подсистемы необходимо выполнять условие, по которому медленная подсистема должна одновременно являться и классической подсистемой. Границей такого деления является величина 4-101 частицы с частотами колебаний Т/А относят к медленной подсистеме, а с частотами — к быстрой. Рассмотренное разде- [c.286]

При переходе электрона к атому бора последний заряжается отрицательно, а вблизи атома кремния, откуда ушел электрон, локализуется дырка. Примеси, ведущие себя в кремнии подобно бору, называются акцепторами. Уровень энергии акцепторного атома располагается внутри зоны запрещенных энергий вблизи потолка валентной зоны и отделен от последней энергетическим зазором Д а (энергией активации акцептора) (рис. 133, б). Возбуждение электрической проводимости связано с захватом валентного электрона кремния акцепторной примесью и появлением дырки в валентной зоне. При этом электроны в зоне проводимости отсутствуют. При приложении внешнего электрического поля дырки в валентной зоне перемещаются за счет скачкообразного перехода электронов, как это происходит в собственном полупроводнике. Полупроводник, легированный акцепторной примесью, обладает только дырочной проводимостью и называется полупроводником р-типа (от positive — положительный). Электрическая проводимость описывается уравнением [c.315]

Наиболее важными дентрами окраски являются / -центры, в которых катион, находящийся в междуузлиях кристаллической решетки, захватывает электрон и при этом образуется свободный металлический атом , уровень энергии которого расположен между зоной проводимости и валентной зоной. Электрон может быть также захвачен примесным катионом или может занять анионную вакансию в кристаллической решетке. Имеются и другие типы центров окраски, среди которых наиболее изучены К-центры. [c.157]

К проведеююму выше краткому изложению квазитермодинамиче-ского подхода к описанию фотоэлектрохимических реакций следует сделать два заключительных замечания. Прежде всего, в его основе лежит предположение о том, что внутри каждого ансамбля-электронного, дырочного-установилось равновесие. Другими словами, возбужденные светом носители тока, взаимодействуя с другими носителями, успели передать им избыток своей кинетической энергии (равный, приблизительно, разности //V — Е ), т. е. термализовались. Условия этого подробно обсуждаются в [1, 6.4]. На опыте, видимо, встречается ситуация [40], когда этот процесс не успевает произойти, и носители приходят к поверхности электрода, оставаясь горячими . Избыточная энергия позволяет им переходить на более высокие уровни энергии в растворе, чем это доступно термализованным носителям (которые имеют энергию вблизи границ разрешенных зон на поверхности Ес и п. )- Следствием этого может быть протекание с участием горячих электронов или дырок таких электродных реакций, которые невозможны в условиях квазиравновесия (в частности, реакций, уровень энергии которых в растворе лежит вьпие E .s или ниже Ev.s) [c.48]

Если распределения уровней возбужденного красителя перекрываются с зонами разрешенных энергий полупроводника-электрода, а невозбужденного нет, то переход электронов между электродом и раствором, т. е. протекание электрохимической реакции, возможно только на свету. Например, в ситуации, изображенной на рис. 53, распределение заполненных электронами уровней восстановленной формы красителя-донора электрона [бипиридильного комплекса ру-тения(П), Ки(Ьру)з ] в основном состоянии находится против запрещенной зоны полупроводника (ТЮ2), так что окисление Ки(Ьру)з на этом электроде в темноте невозможно. При освещении ион Ки(Ьру) возбуждается (т.е. электрон переходит на более высокий уровень), и распределение заполненных уровней возбужденного состояния оказывается против зоны проводимости Т102. Электрон из возбужденного [c.96]

Раскаленные керамические туннели обращены торцами в топку печи п равномерно излучают тепловую энергию на поверхность трубчатого змеевика. В зависимости от производительности горелки на 1 м- излучающей поверхности приходится от 400 до 1250 туннелей. При нормальной работе горелок горение газовоздушной смеси заканчивается в пределах туннеля. При этом обеспечиваются высокий температурный уровень передачи тепла пз зоны горемия стенкам туннеля и аккумуляция тепла огнеупорной керамикой горелки. [c.61]

Роза числа пересечений является важной ориентационной характеристикой металлографической структуры материала Граничные поверхности зерен являются пограничными зонами, свойства которых могут весьма сильно от.шчвться от свойств регулярной кристал.пической решетки. Эго связано с тем, что уровень свободной энергии пограничных зон намного вьппе, чем в самом зерне в этих зонах создаются наиболее благоприятные условия для образования и скопления вакансий, выделения растворенных атомов, миграции примесей. При пластическом деформировании пограничные зоны являются высокоэнергетическими барьерами на пути движения дислокашш, одновременно они блокируют скольжение по атомным плоскостям. Отсюда вытекает связь многих важнейших свойств металла с протяженностью пограничных зон (граничных поверхностей), отнесенной к единице объема металла В частности, выявлена прямолинейная зависимость твердости по Бринеллю простых металлов от удельной поверхности микрочастиц [83] [c.43]

Смотреть страницы где упоминается термин Зона уровней энергии: [c.126] [c.301] [c.171] [c.309] [c.314] [c.190] [c.56] [c.328] [c.190] [c.137] [c.133] [c.221] [c.37] [c.36] [c.83] [c.384] [c.406] [c.22] [c.113] [c.237] [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология