Локализованные состояния

Все твердые атомные соединения, как кристаллические, так и аморфные, имеют единую электронную структуру. Однако между электронными структурами этих двух типов атомных соединений имеется существенное различие. Так, энергетические состояния валентных электронов в кристаллических атомных соединениях группируются в квазинепрерывные зоны, тогда как для структур аморфного типа характерно локализованное состояние валентных электронов /68/. [c.109]

Для сравнения укажем времена жизни т (в с) некоторых локализованных состояний при u=0 [c.120]

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]

Обратим особое внимание на это обстоятельство. Мы замечаем, что адсорбированные атомы в сущности включаются в квантовомеханическую систему, представляющую собой данный адсорбент, точнее образуют с его атомами единую электронно-ядерную систему. Иначе говоря, в процессе хемосорбции из исходного твердого соединения-—адсорбента — и адсорбируемого вещества образуется новое твердое соединение — продукт хемосорбции. Вместе с тем, поскольку верхнее локализованное состояние сохраняется, данное твердое соединение имеет своеобразный характер. Таким образом, существуют вполне реальные основания для выделения поверхностных химических соединений в отдельный класс твердых соединений. Однако нет не только никаких оснований — нет никакой возможности на современном уровне знаний рассматривать в качестве поверхностного соединения или адсорбированного комплекса лишь адсорбированный слой и связанные с ним атомы поверхности адсорбента. В состав поверхностного соединения несомненно входят как все адсорбированные атомы, так и все атомы адсорбента. Это новое твердое вещество, на что и указывают вышеприведенные данные квантовомеханического рассмотрения. [c.113]

Рещение волнового уравнения Шредингера для кристаллов и аморфных тел приводит к различным результатам. В то время как энергетические состояния валентных электронов, принадлежащие твердому телу периодического строения, образуют квазинепрерывные зоны,—для веществ непериодического строения характерно локализованное состояние валентных электронов. Только при некоторой критической величине кинетической энергии собственные функции уравнения Шредингера [c.117]

Как известно [5], основное состояние ферромагнетика соответствует тому, что элементарные магнитные моменты (спины) всех атомов решетки одинаково ориентированы, образуя общий магнитный момент участка (домена) ферромагнетика. Состояние магнитного возбуждения связано с полным переворачиванием отдельного момента (спина) относительно всех остальных. Однако, как и в случае экситона, такое локализованное состояние возбуждения в системе одинаковых взаимодействующих атомов является неустойчивым, и роль элементарных возбуждений играют волны переворачивания магнитных моментов (спиновые волны), при которых состояние возбуждения как бы переходит последовательно от одного атомного слоя к другому. [c.78]

Наряду с примесными дефектами в кристаллической решетке полупроводников существуют и дефекты другого рода. Это дислокации и тепловые дефекты, возникающие при резком охлаждении полупроводников. На макроскопических неоднородностях решетки, какими являются поверхность или границы зерен и т. п., также возникают локализованные состояния электронов, которые проявляются преимущественно как акцепторы (см. гл. IX). [c.241]

В неупорядоченных системах (сильно легированные и аморфные полупроводники) перенос тока осуществляется за счет прыжков электронов из одного локализованного состояния в другое его можно рассматривать как процесс протекания [П]. [c.252]

Цеолиты содержат относительно подвижные катионы, которые находятся в полостях либо в локализованном состоянии, либо свободно перемещаются вместе с координационно связанными молекулами воды. Электропроводность цеолитов носит ионный характер и обус.ловлена миграцией катионов по каркасу цеолита. Авторы [30] измерили электропроводность различных форм синтетических цеолитов А, X и Y определения проводились в специальной ячейке на спрессованных в таблетки порошкообразных цеолитах (рис. 5.21). На рис. 5.22 представлены типичные данные по аррениусовской зависи.мости логарифма электропроводности а от 1 Г для цеолитов типа X и Y, а на рис. 5.23 — энергия активации электропроводности АЯ как функция числа ионов натрия в элементарной ячейке. Энергия активации АН быстро растет по мере уменьшения числа катионов, начиная с катионной плотности 78 одновалентных катионов на элементарную ячейку, что соответствует отношению Si/Al 1,5. Это указывает на существование двух типов катионных мест в цеолите. В цеолите типа Y, в котором [c.406]

Ионы бария (7-=1,43 А) полностью не обмениваются при комнатной температуре и, следовательно, оставляют незамещенными места Sj. Поэтому свободную энергию реакции ионного обмена Air рассчитывают с учетом того, что 16 ионов натрия не замещаются [6]. Для бария при 25 °С аймаке = 0,8, тогда как в случае кальция п стронция был осуществлен полный обмен [6, 30]. Энтальпия реакции обмена на двухвалентные катионы выражается небольшой положительной или небольшой отрицательной величиной. Избирательность обмена по отношению к кальцию и стронцию обусловлена главным образом положительным значением энтропии. Характер зависимости коэффициентов селективности от состава цеолитов (рис. 7.7) показывает, что в цеолите X определенная часть катионов бария и кальция в больших полостях находится в локализованном состоянии, в то время как в больших полостях цеолита Y основная масса этих катионов не локализована (гл. 2). [c.563]

Химическая природа ВС связана с перестройкой валентных состояний, координирующих вакансию атомов, которые образуют (в плоскости (110)) локализованные состояния молекулярного типа р-симметрии. В плоскости (100) ВС имеют пространственную конфигурацию < -типа. аккумулирует дополнительный электронный заряд (-1,302 е), значительно изменяя зарядовые состоя- [c.39]

Помимо различий в потенциальном и свободном объемах на молекулу, имеющих различные значения для жидкости и кристалла, между ними существует еще одно различие, связанное с переходом от локализованного к подвижному состоянию с возрастанием при этом конформационной энтропии. Предположим, что частицы, состоящие из 38 атомов, образуют структуры в виде двойного слоя тогда парциальная функция состояния одной мицеллы будет иметь вид /(т) /38 , где Дт) обозначает парциальную функцию состояния одной молекулы, а делитель 38 вводится из-за подвижного (жидкого) состояния мицеллы. Но каждая агрегированная молекула может перемещаться в мицелле любым образом до тех пор, пока не вступит во взаимодействие с другой молекулой, и, следовательно, имеет эффективный свободный объем 38 . В связи с этим парциальная функция состояния одной мицеллы будет включать этот фактор и выражаться так (38 v) 38 . С другой стороны, в гидратированном кристалле каждая молекула имеет свое собственное равновесное положение и, следовательно, парциальная функция состояния целого кристалла как локализованной системы выразится просто как /(Т) 1 где /(Т) — парциальная функция состояния одной молекулы, которая содержит только объемный фактор V, так как молекула вынуждена оставаться вблизи единственного фиксированного равновесного положения. Таким образом, парциальная функция состояния всей частицы в локализованном состоянии содержит фактор V . Следствием этого является увеличение [c.34]

Отмеченные выше недостатки кластерной модели обусловлены различием симметрии совершенного кристалла (или кристалла с совершенной поверхностью) и кристалла с изолированным дефектом первый обладает трансляционной симметрией, а второй — нет. Кластер имеет симметрию кристалла с дефектом и удобен лишь для расчета локализованных состояний. Для расчета зонных состояний необходимо учитывать периодическую структуру кристалла, что в рамках кластерной модели в том виде, как она была описана выше, представляется затруднительным. [c.54]

На основании этой теории было в общем виде доказано существование локализованных состояний вблизи хемосорбированной молекулы [c.35]

Было показано, что существуют поверхностные локализованные состояния и, кроме того, так называемые подповерхностные состояния, у которых максимальная амплитуда волновой функции находится не на поверхности, а под ней. [c.36]

Основной результат будет здесь использован для изучения как свободного, так и локализованного состояний избыточного электрона в гелии. [c.164]

Электронные энергии локализованного состоянии в жидком гелии [c.167]

ЛОДЖИЙ были бы равны нулю (полностью локализованное состояние), волновую функцию можно было бы записать как произведение двух электронных волновых функций в конечных не-перекрывающихся областях и наблюдаемые были бы равны нулю. Это еще раз демонстрирует возможность в рамках квантовой химии выйти за пределы химической формулы и концепции Льюиса, для которых теория лоджий дает надежное теоретическое обоснование. [c.21]

Смещение внутренних уровней за счет образования химической связи, по всей вероятности, невелико, так что на основе указанных данных можно получить сведения о положении/-, (1- или р-состоя-ний в соединении. В зависимости от типа перехода форма края поглощения претерпевает более или менее заметные изменения. Края Мщ и Мц в окиси сопровождаются более явно выраженным максимумом, чем в металле, что хорошо согласуется с предположением о наличии в соединении локализованных -состояний края Му и М1у по форме очень похожи друг на друга (рис. 13 и 14). Структуру поглощения, расположенного в спектре РиОг на расстоянии приблизительно 20 эв в области более высоких частот от края Му, можно отнести к переходам в р-состояния. [c.143]

Физическая природа делокализованных состояний, аналогичных реализующимся в неупорядоченных полупроводниках и диэлектриках, во многих отношениях подобна природе состояний электронов проводимости. В рамках моделей частиц в поле случайного потенциала такие электронные состояния интенсивно исследуются теоретически [34, 35]. Модельные расчеты показывают, что существует такое значение энергии электрона, выше которого реализуются делокализованные, а ниже — локализованные состояния. В отличие от волновых функций, описывающих движение в ящике с плоским дном , волновые функции, [c.15]

В зак.лючение этого раздела остановимся на вопросе о том, что нового дали фотоэмиссионные исследования для общих представлений о механизме электродных процессов. Успехи радиационной химии, выразившиеся в доказательстве существования сольватированного электрона в ряде растворителей (в том числе в воде), побудили некоторых авторов [126, 133, 134] предположить, что первичным актом катодных процессов может быть эмиссия электронов из катода в раствор (имеется в виду термоэлектронная эмиссия в условиях снижения работы выхода поляризацией электрода). Образующиеся вблизи поверхности электрода сольватированные электроны вступают далее в химическую реакцию с присутствующим в растворе восстанавливающимся веществом Детальное обсуждение этой гипотезы выходит за рамки настоящей книги (см. нанример, [137, 138]). Вместе с тем, нужно отметить, что найденное из фотоэмиссионных измерений значение работы выхода электрона в воду позволило [139] количественно оценить вероятность термоэмиссии электронов в водные растворы. Эта вероятность оказалась настолько низкой, что не приходится ожидать сколько-нибудь заметного вклада эмиссионного механизма в катодные токи, наблюдаемые в большинстве водных систем вплоть до самых высоких реализованных перенапряжений вероятность обычного механизма катодных процессов па несколько порядков выше. В гексаметилфосфортриамиде, где можно достичь значений катодного перенапряжения свыше 3 в, действительно, наблюдается электрохимическая генерация сольватированных электронов на катодах из различных металлов [140—142. Остается не вполне ясным, образуются ли сольватированные электроны в результате эмиссии или же электрохимического растворения электронов металла, т. е. перехода их непосредственно в локализованное состояние в растворе вблизи внешней плоскости Гельмгольца. Но, как бы то ни было, выделение водорода из кислых растворов в гексаметилфосфортриамиде протекает со значительно (почти на 2 в) более низким перенапряжением, чем генерация сольватированных электронов оно идет через разряд протонов, а не по эмиссионному механизму. [c.78]

На поверхности твердого тела подвижность адсорбированного мономера может изменяться (в зависимости от теплоты адсорбции) в широких пределах от практически идеального двумерного газа, энтропия которого может быть выше энтропии жидкого мономера, до локализованного состояния, связанного с потерей как поступательных, так и вращательных степеней свободы (см. гл. 2). Однако в составе полимерной цепи состояние мономерного звена, по-видимому, близко к состоянию локализованной адсорбции, что приводит к тому, что энтро- [c.83]

При недостаточном содержании металла по сравнению со стехиометрическим составом электронейтральность обеспечивается недостатком соответствующего числа электронов. Энергетические уровни недостающих электронов могут быть расположены либо в валентной зоне, что соответствует квазисвободным электронным дыркам, либо в запрещенной зоне. В последнем случае они соответствуют локализованным состояниям дырок и аналогичны локальным энергетическим уровням акцепторного типа в примесных полупроводниках. [c.40]

Электронная структура аморфных атомных веществ представляет собой набор дискретных уровней, разделенных высокими потенциальными барьерами, что определяет локализованное состояние валентных электронов. Не-локализованное состояние электронов проявляется лишь при некоторой крити аеской величине кинетической энергии электрона, когда электрон может совершить термически активированный перескок от исходного локализованного состояния в соседнее локализованное состояние. Для типичных аморфных веществ, таких как кварцевое стекло, величина критической кинетической энергии настолько велика, что такой перескок невозможен и они практически не проводят ток. Аморфные вещества можно рассматривать как в высшей степени сложную совокупность многоатомных молекул и макромолекул, находящихся в твердом состоянии. [c.110]

Было обнаружено, что термическая активация носителей на пороге подвижности является основным механизмом проводимости в диапазоне температур от 370 до 170К. Наблюдаемое отклонение от активационного поведения температурной зависимости проводимости может бьггь объяснено зависимостью подвижности носителей от температуры. Перенос заряда по локализованным состояниям подтвержден независимостью проводимости от частоты в этом температурном диапазоне. [c.157]

Сравнение экспериментальных значений энтропии (см. табл. 1.25) с величинами, рассчитанными для различных моделей (см. выше), показывает, что при температурах ниже 250—300° С возможными формами адсорбщш являются диссоциативная локализованная и молекулярная нелокалиэованная. Поскольку опыты по гидрированию 2-метилбутена-2 и пиперилена указывают на последовательное присоединение атомов или ионов водорода к ненасыщенным связям, можно допустить, что на поверхности цеолита водород находится одновременно в нелокалиэованном состоянии в молекулярной форме и частично в диссоциированном локализованном состоянии, которое ответственно за гидрирующие свойства цеолитов. [c.55]

Современным методом определения свободного объема в полимерах является метод аннигиляции позитронов, применение которого основано на изменениях в механизме образования позитрония в элементах свободного объема. Позитроний сначала образуется в де-локализованном состоянии и затем локализуется элементами свободного объема. Оказывается, что при малых размерах неоднородностей [c.349]

Для подтверждения высказанного предположения проведена серия первопринципных расчетов нитридов А1, Оа, содержащих примесные комплексы ОаК (2Ве, 2Mg + О), (2Ве, 2Mg + 81), (2Ве, 2Mg + Н), (2С + О), АШ (2С + О), где примеси располагались в соседних узлах решетки матрихц [80—84]. Например, в системе GaN Mg изолированный дефект (М ) генерирует набор локализованных состояний с энергией активации -0,2 эВ. Дополнительное введение химически активных донорных центров (О, Н) приводит к возникновению новых межатомных взаимодействий (в комплексах [2Mg(0, Н)]) и понижению энергии акцепторных примесных состояний по схеме рис. 2.13. Кроме того, указанные взаимодействия в значительной мере редуцируют энергию кулоновского отталкивания одноименно заряженных примесных ионов, увеличивая тем самым растворимость дефекта в матрице, что позволяет регулировать число носителей, а замена дальнодействующего кулоновского рассеяния на короткодействующее рассеяние на комплексах повышает их подвижность. [c.55]

Эти ионы химически неактивны и не служат центрами адсорбции кислорода. Мы подчеркиваем локализованное состояние активных центров 2% (двойная связь У=0) /1 и ряд рас от подтвердил эту точку зрения [1Ъ]. Однако полученные в этой работе результаты показывают, что локализацию нельзя понимать как изолированное состояние одиночного иона. В работе делается предположение о важности агрегированных состояний в виде слоев, модирцирующих AlgOg. [c.111]

При низких температурах наблюдается физическая адсорбция водорода на углеродных материалах [143]. Молекулярное движение в монослое водорода, адсорбированного на угле и базисных плоскостях микрокристаллического и частично ориентированного графитов, исследовано в работе [144] методом нейтронной спектроскопии в интервале 40—140 К. При высокой температуре молекулярный водород находится преимущественно в. газоподобном состоянии. При низкой температуре водород переходит в локализованное состояние, в котором молекулы могут диффундировать вдоль поверхности. Структурированный характер адсорбционного состояния водорода на графите при низких температуре и давлении был подтвержден методом дифракции медленных электронов [145]. [c.61]

Из кривых рис. 34 можно заключить, что термическое высвечивание рентгенизованных кристаллов. Na l в видимой области обусловлено во втором интервале двумя группами локальных уровней энергии, отличающимися между собой величиной энергии связи электрона в локализованном состоянии. [c.94]

В том случае, когда диэлектрическая постоянная велика (порядка десяти) орбита экситона может простираться на такое большое расстояние, что в первом приближении роль кристалла можно рассматривать как действие непрерывной диэлектрической среды. В этом случае предпочтительнее пользоваться приближением Мотта —Ванье, основанном на представлении об эффективной массе [7, 96]. Согласно этой модели, электрон движется в кулоновском поле положительной дырки, величина которого зависит от диэлектрической проницаемости. При этих условиях должен существовать ряд водородоподобных связанных состояний. Более близким к действительности является представление об экранированном потенциале, существование которого ведет в частности к смещению основного состояния в последовательности водородонодобных состояний [61, 62]. Еще более близким к действительности является представление о поляризации ионной структуры, в которой движутся носители частично разделенных зарядов, в результате чего движущиеся носители зарядов оказываются окутанными создаваемыми нри этом локализованными состояниями, или модами , получившими название поляронов [c.142]

Имеется, однако, существенное различие между энергетическими уровнями электронов в кристаллической решетке твердого тела и локализованными состояниями в растворе. Для твердого тела энергетика не мепястся в зависнмости от того, занят уровень или нет, а для раствора положение уровня при его заполнении или опустошении изменяется на величину, соот-ветствуюи1ую энергии реорганизации растворителя (Д/ д) [83]. [c.65]

Локализованное состояние избыточного электрона или дырки в описанной ситуации не связано с какими-либо посторонними факторами, а является следствием особенностей взаимодействия электронов с собственной решеткой кристалла. Поэтому его часто называют автолокализацией. Физически состояние автолокализации обусловлено достаточно большим значением энергии взаимодействия избыточного электрона с индуцированным им полем поляризации, поскольку для перескока электрона в соседний узел необходимо преодолеть это взаимодействие и, следовательно, затратить определенную энергию активации. В сильно полярных кристаллах, таких как галогениды и оксиды металлов, эта энергия активации достигает десятых долей элект-ронвольта. Поэтому перескоки избыточного электрона (дырки) в соседний узел могут происходить благодаря тепловым флуктуациям, причем тем чаще, чем выше температура. [c.200]

Отмеченная выше аналогия в поведении ионных дефектов и поляронов малого радиуса при прыжковом механизме миграции отнюдь не случайна, несмотря на различную природу носителей тока. Эта аналогия при высоких температурах обусловлена чертой, общей для обоих типов проводников, — термической активацией носителей тока, подчиняющейся статистике Больцмана. Однако при низких температурах поляроны малого радиуса проявляют черту, совершенно не свойственную ионным дефектам и отражающую волновые свойства электронов — способность их туннелировать сквозь решетку без затрат энергии активации. Такая черта, как было описано выше, совершенно естественна в приближении широких зон, когда поляроны обладают свойствами квазисвободных частиц. Между тем оказывается, что и в случае узких зон может существовать такая область промежуточных температур, в которой зонная теория уже не применима, но наряду с прыжковым механизмом существует конечная вероятность электрона протуннелировать сквозь потенциальный барьер, разделяющий локализованные состояния. В этом случае общая подвижность полярона определяется суммой вкладов обоих механизмов [c.201]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология