Спектр энергетический полупроводник

Но нужно учитывать, что активность полупроводников зависит не только от полупроводниковых свойств работы выхода, положения уровня Ферми, но и от энергии взаимодействия сорбируемой частицы с поверхностью. Эта энергия, включающая как кулонов-ские, так и обменные составляющие, зависит от электронной структуры катализатора и сорбируемой частицы и не может быть определена в рамках рассматриваемой теории. Если изменения этой энергии настолько малы, что ими можно пренебречь по сравнению с работой выхода электрона, например при введении очень малых концентраций добавок, сильно влияющих на положение уровня Ферми, зонная теория позволяет предвидеть изменение каталитических свойств. Положение уровня Ферми определяет активность катализатора, если энергетический спектр поверхности задан и ос- [c.166]

Важнейшей характеристикой полупроводника, которую можно определить, исходя из оптических измерений, является ширина запрещенной зоны (ДЕ - энергетический зазор между потолком валентной зоны и дном зоны проводимости). Поскольку ДЕ является минимальной энергией электронного перехода из валентной зоны в зону проводимости, то при Ьу = Д Е спектр поглощения характеризуется весьма крутым ростом коэффициента поглощения. [c.130]

Объяснение электропроводности металлов, полупроводников и диэлектриков дается на основе квантовой теории строения кристаллических тел — так называемой зонной теории. Рассмотрим некоторые общие положения этой теории. Переход атомных паров в кристаллическое вещество можно рассматривать как химическую реакцию, так как оптические, термодинамические, электрофизические и другие свойства твердых тел отличаются от свойств газов. Важно отметить, что атомные спектры газов имеют линейчатое строение, а спектры твердых тел имеют сплошной характер или полосатую, очень сложную структуру. Уже при взаимодействии двух одинаковых атомов дискретные атомные энергетические уровни расщепляются и превращаются в полосы. Тем большее расщепление уровней происходит, когда большое число N атомов, например лития, сближается с далеких расстояний до расстояний, на которых они находятся в кристаллической решетке. На рис. 70, а это расстояние между ядрами обозначено на оси абсцисс буквой о- По оси ординат отложена энергия. Находясь на больших расстояниях, атомы не взаимодействуют друг с другом, и диаграмма уровней будет такая же, как и для изолированного атома лития (1 25 ). При сближении атомов начнется взаимодействие между ними, прежде всего у каждого из них станет расщепляться уровень валентных электронов (2х). Уровень 2з) расщепляется в систему весьма близко расположенных N уровней, образуя целую полосу (зону) уровней. Более глубокие уровни при образовании кристалла оказываются совсем не расщепленными или только незначительно расщепленными. [c.233]

Важная характеристика энергетического спектра электронов — изо-энергетическая поверхность Ферми, которая в трехмерном -пространстве служит границей между занятыми и вакантными уровнями. Твердые тела, у которых поверхность Ферми проходит в разрешенной зоне, являются металлами, а тела, у которых энергетический спектр состоит из заполненных и пустых зон, — диэлектриками или полупроводниками. [c.53]

Акимов провел методом вибрирующего конденсатора измерения контактных потенциалов полупроводниковых слоев в вакууме до и после адсорбции на них различных красителей, сенсибилизующих фотопроводимость этих полупроводников. Результаты наблюдений приведены в табл. 2. В первой колонке даны величины термоэлектронной работы выхода F, т. е. положение уровня Ферми вниз от нулевого энергетического уровня. Значения ширины запрещенной зоны Е взяты по данным спектров поглощения полупроводников или по границе внутреннего фотоэффекта. Величины фотоэлектрической работы выхода ф и электронного сродства X (дно зоны проводимости) вычислены в предположении, что уровень [c.246]

Если электропроводность объясняется перезарядкой ионов, зонная теория полупроводников, по-видимому, в простейшем виде неприменима не происходит полного вырождения уровней валентных электронов в отдельных ионах, а сохраняется периодичность в энергетическом спектре валентных электронов кристалла. Катионы решетки находятся в потенциальной яме, так что переход электрона от катиона к катиону требует энергии активации, а длина свободного пробега электрона соответствует междуатомным расстояниям в кристаллической решетке. В таком случае энергия активации определяется не только параметрами атома, образующего катион (т. е. в конечном счете его положением в таблице Менделеева), но и межатомными расстояниями в кристалле, что указывает на значение геометрических параметров кристалла в отношении его каталитической активности. [c.29]

Зонная структура энергетического спектра, как мы видели выше, отражает ту особенность природы атомных кристаллов (металлов, полупроводников и изоляторов), что в них существует непрерывный трехмерный каркас межатомных связей и свойственное кристаллическому веществу периодическое поле. Электронный энергетический спектр молекулярных кристаллов, построенных из отдельных нульмерных молекул, соединенных ван-дер-ваальсовскими связями, не имеет обычной зонной структуры, а представляет собой совокупность до некоторой степени искаженных в результате слабого обменного взаимодействия молекул молекулярных энергетических спектров, состоящих из дискретных энергетических уровней. Кристаллы цепочечной, сетчатой и каркасной структуры, в том числе разнообразные соединения включения, мы рассматриваем как разновидности молекулярных кристаллов, построенных, соответственно, из одно-, двух- и трехмерных молекул или из их комбинаций. Их энергетические спект- [c.118]

Строгое и последовательное приложение ММО к металлам приводит к зонной структуре энергетического спектра электронов в них. В действительности металлы характеризуются не столько металлической связью, сколько металлическим типом зонной структуры, в которой отсутствует запрещенная зона. Причем с позиций -Мо ЛКАО можно трактовать особенности химической связи не только в металлах, но и в полупроводниках и диэлектриках, хотя еще недавно теория строения этих веществ считалась областью фи- [c.128]

По-видимому, разумно за граничную частоту Ггр, например, дли металлов, отделяющую их радиочастотные свойства от оптических, принять отношение 8/ /й, равное по порядку Гц. В радиочастотной области (см. табл. 9), рассматриваемой в настоящей главе, мы можем тогда использовать соотношение йсо < e . Это позволит не учитывать непосредственного поглощения фотонов электронами проводимости, разрешенного только благодаря зонной структуре электронного энергетического спектра и обладающего порогом по частоте для металлов, сравнимым илИ даже большим ерШ. Для чистых полупроводников порог по частоте приходится на меньшие частоты, попадающие, как правило, в близкую или промежуточную область инфракрасного спектра. [c.346]

Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]

Спектры ЭПР позволяют решить многие важные вопросы физики, химии и биологии. В частности, можно определить строение парамагнитных центров, их концентрацию, характер взаимодействия друг с другом и другими определяющими частИцами ЭПР можно применять для изучения вещества в любом агрегатном состоянии. Эти качества делают ЭПР уникальным методом исследования кинетики и механизма химических реакций, протекающих с участием парамагнитных частиц. В ионных кристаллах можно определить структуру энергетических уровней магнитных центров, тонкие детали строения кристаллической решетки и параметры, характеризующие кинетику намагничивания исследовать дефекты кристаллических решеток получить данные о свойствах электронов проводимости в металлах и полупроводниках и пр. [8, 9]. [c.377]

Между шириной запрещенной зоны и химическим составом вещества имеется закономерная связь, в конечном счете определяющаяся расположением элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. Иоффе [87] предположил, что основные свойства полупроводников обусловлены не периодической структурой кристалла, а ближним порядком , т. е. типом химической связи и расположением атомов в пространстве. Дискретность энергетического спектра конденсированного тела — это результат дискретных уровней отдельных атомов, а не периодичности решетки, как таковой. Взаимодействие уровней в плотном веществе приводит к их размытию и появлению зон. [c.28]

Электронная структура оксидных катализаторов — полупроводников отличается от структуры металлов наличием энергетического разрыва (запрещенной зоны), отделяющего нижнюю валентную зону, полностью заполненную электронами, от верхней незаполненной зоны проводимости. Энергетический разрыв невелик, и в полупроводниках при какой-либо активации (повышение температуры, излучения) происходит переход электронов из валентной зоны в зону проводимости. Освободившиеся при этом переходе энергетические уровни в валентной зоне рассматриваются как дырки в энергетическом спектре кристалла. Свободные электроны и дырки с точки зрения электронной теории катализа рассматриваются как свободные валентности твердого катализатора, участвующие в поверхностном химическом взаимодействии с реагирующими веществами. Молекулы, адсорбированные на поверхности полупроводника, рассматриваются как примеси, нарушающие строго периодическое строение кристаллической решетки, но составляющие с ней единую систему, так как волновые функции решетки и молекул, сидящих на ее поверхности, перекрываются. [c.225]

В энергетическом спектре полупроводника (рис. 1.10, а) нижняя (валентная) зона также целиком заполнена, а верхняя (зона проводимости)—полностью свободна. Однако в отличие от изолятора ширина Ае разрыва между зонами невелика, хотя и превосходит ЬТ. Переход электронов в зону проводимости требует энергии активации Ае, поэтому электропроводность полупроводников возрастает с температурой, подчиняясь зависимости (1.26). Электроны могут также быть возбуждены и переведены из валентной зоны в зону проводимости под действием [c.24]

На рис. 245 показаны схемы энергетических спектров и переходов электронов в полупроводниках различного типа. [c.217]

Полупроводник с энергетическим спектром, подобным изображенному на рис. 1.10, а, называется собственным. Гораздо более распространены, однако, примесные полупроводники. Для них характерен значительный разрыв между зоной проводимости и валентной зоной, так что, если бы они обладали идеальной кристаллической решеткой, они вели бы себя как изоляторы. Атомная структура примесного проводника нарушена либо присутствием посторонних примесей, либо в результате отклонения состава кристалла от стехиометрического. Дефекты кристаллической решетки вызывают появление в электронном [c.26]

Современные представления физики твердого тела позволяют разграничить катализаторы но их электронным свойствам. На рис. 4 показана схема электронных уровней металла. Нижняя часть сплошного энергетического спектра занята электронами. Над этой полосой занятых энергетических уровней расположена вплотную (без разрыва) зона свободных уровней, расстояние ф представляет энергию, требующуюся для удаления электрона из объема твердого тела, т. е. работу выхода электрона из металла. На рис. 5 представлена электронная схема полупроводника. Заполненная зона занята электронами, а на расстоянии А от нее расположена свободная зона (зона проводимости), в которой нет ни одного электрона. Для появления их в свободной зоне электроны из заполненной зоны должны приобрести дополнительную энергию А Е. [c.19]

Здесь т — время жизни частицы в адсорбированном состоянии т и Тс — времена жизни адсорбированной частицы соответственно в нейтральном и заряженном состояниях. В зависимости от природы полупроводника (концентрации носителей, характера энергетического спектра) могут осуществляться как случай [c.73]

Что касается энергетических спектров поверхности, то здесь мы не располагаем почти никакими данными (кое-что известно лишь о поверхностных уровнях на германии). Метод, который может быть здесь использован — это все тот же метод эффекта поля. В принципе этот метод может быть применен (хотя это и не сделано до сих пор) для нужд катализа для определения положения в энергетическом спектре локальных уровней молекул, хемосорбированных иа новерхности полупроводника, работающего в качестве катализатора. [c.75]

У большинства металлов и полупроводников (за исключением ферромагнитных) удельное сопротивление р с ростом магнитного поля возрастает. В сильных магнитных полях характер зависимости сопротивления от Н существенно связан с характером энергетического спектра электронов. Все металлы с замкнутыми поверхностями Ферми, у которых число электронов п не равно числу дырок 2 (N3, А1,1п), имеют сопротивление, которое сравнительно слабо возрастает в сильных магнитных полях. [c.469]

Как и примесь в объеме, поверхностная примесь, т. е. адсорбат, влияет на положение уровня Ферми F в энергетическом спектре полупроводника. Если, однако, кристалл полупроводника достаточно толст, то роль адсорбата в определении положения F незначительна. В этом случае положение уровня Ферми целиком определяется объемом. Если же размеры кристалла настолько малы, т. е. отношение площади его новерхности к объему SjV настолько велико, что полное число электронов (речь идет об адсорбции акцепторного газа), локализованных на адсорбированных частицах, сравнимо с полным числом электронов, находящихся в зоне проводимости, и на акцепторных уровнях в объеме кристалла, или, тем более, больще его, то в определении положения F заметное участие принимает и адсорбат. В случае адсорбции донорного газа адсорбат начинает играть роль в определении F при таких значениях S/V, при которых полное число дырок, локализованных на адсорбированных частицах, становится сравнимым с полным числом дырок, находящихся в валентной зоне и на всех донорных уровнях в объеме кристалла. Очевидно, что смещение уровня Ферми кристалла под влиянием адсорбции приведет к тому, что центр его уже не будет электрически нейтральным. Не трудно понять также, что это может иметь место [c.52]

В рамках электронной теории хемосорбции разработана схема расчета изотерм адсорбции для полупроводника. Схема проиллюстрирована иа примере полупроводника с энергетически однородной поверхностью. Для этого случая получено общее выражение изотермы адсорбции. Поскольку последнее является довольно сложным, были рассмотрены различные частные случаи, специализированные по положению уро вня Ферми з энергетическом спектре кристалла. Показано, что в рамках электронной теории хемосорбции можно объяснить существование изотермы Генри, логарифмической и типа Фрейндлиха. [c.58]

Принцип работы таких детекторов основан на том, что теплоёмкость кристаллической решётки в соответствии с формулой Дебая пропорциональна четвёртой степени температуры. Спектр электронных состояний диэлектриков, полупроводников и сверхпроводников характеризуется наличием энергетической щели. При достаточно низких температурах Т, когда энергия тепловых флуктуаций къТ <С Д (где къ — постоянная Больцмана, А — ширина щели в спектре энергии электронных состояний), электронная теплоёмкость кристалла не возбуждается. Для диэлектриков это состояние достигается при температурах порядка сотен милликельвин (1 мК = 10 К), для полупроводников — десятков и для сверхпроводников — единиц милликельвин. Оставшаяся решёточная , фононная или дебаевская теплоёмкость идеального кристалла при сверхнизких температурах оказывается настолько малой, что кинетическая энергия ядра отдачи при единичном акте рассеяния частицы вызывает всплеск температуры всего макроскопического кристалла мишени, который превышает уровень термодинамических флуктуаций. Этот всплеск температуры регистрируется термометром и служит выходным сигналом детектора. Физические принципы и перспективы применения криогенных детекторов этого типа изложены в обзоре [69]. [c.42]

Согласно электронной теории хемосорбции, молекулы одного и того же газа могут связываться с энергетически однородной поверхностью полупроводникового адсорбента различными типами связи, между которыми существуют переходы. На основе статистического метода Гиббса для систе.м с переменным числом частиц получены выражения для концентраций хемосорбированных частиц с каждым данным типом связи. Эти выражения содержат химический потенциал адсорбируемых частиц в газовой фазе, уровень Ферми для электронов адсорбента, энергии, соответствующие каждому типу связи и кратности вырождения состояний адсорбированных частиц. Найденные нами формулы дают возможность получить изотермы адсорбции в зависимости от объемных электронных свойств адсорбента (концентрация и природа примесей, структура энергетического спектра полупроводника) и свойств адсорбируемых молекул . [c.59]

Известно, ЧТО адсорбция оказывает сильное влияние на электронные проце.ссы, протекающие на поверхности полупроводника. Адсорбированные атомы и молекулы либо сами создают новые адсорбционные электронные состояния, либо изменяют параметры уже существующих биографических состояний. Все разнообразие адсорбционных, каталитических и электрофизических явлений, происходящих на поверхности, в первую очередь определяется концентрацией, энергетическими и кинематическими параметрами поверхностных состояний (ПС). Для построения сколько-нибудь реалистической модели элементарного акта хемосорбции необходима двусторонняя информация о возникающей адсорбционной фазе, с одной стороны, и о вызываемых адсорбцией изменениях структуры поверхностной фазы полупроводника, его электронного и фононного спектров, — с другой. Наиболее детально в этом плане исследованы поверхности моноатомных полупроводников кремния и германия. [c.53]

Э. X. Е н II ке е в (Институт физической химии АН СССР, Москва). Из доклада В. Ф. Киселева следует, что не только ири хемосорбции (что давно установлено и считается ее характерным признаком), но и при физической адсорбции происходят сильные изменения в электронно-энергетическом спектре поверхности полупроводника. Принимается, что при слабой хемосорбции, когда, например, электрон адсорбированной частицы сильно затянут в кристалле, но еще не стал свободным, чтобы изменить электропроводность кристалла, последняя все-таки может измениться из-за электростатического взаимодействия образовавшегося большого диполя с соседними дефектами. Подобное высказывание ранее было сделано Ржановым [1] для объяснения влияния, как он полагал, физически адсорбированных молекул воды на некоторые электрофизические параметры поверхностных дефектов. В сообщении В. Ф. Киселева эта мысль подтверждена привлечением идеи Волькенштейна [2] о возможности образования больших дипольных моментов при слабой хемосорбции. Принятый механизм изменения проводимости перенесен на неспецифическую адсорбцию, когда дипольные моменты невелики (плечо диполя порядка размера адатома). [c.102]

Наличие в окисных полупроводниках примесей, расположенных на значительных расстояниях, может привести к образованию дискретных уровней в запрещенной зоне. При увеличении концентрации примеси начинается ее взаимодействие с кристаллом с образованием примесной зоны в энергетическом спектре кристалла. Полупроводник, в котором примесная зона перекрывается о сновными, называется шльнолегироэанньгм. Большая концентрация примесей приводит к увеличению числа ноаителей зар1яда. [c.173]

Впервые изотопический эффект в электронном спектре моноатомного полупроводника — германия — исследовали В.Ф. Агекян с коллегами [215]. Они провели измерения оптических свойств двух кристаллов германия обогащённого 0е (84,6%) и природного Ое при низких температурах Т < < 77 К. Было найдено, что энергетическая щель возрастает в 0е, причём прямая E g 0,89 эВ) увеличивается на 1,25 мэВ, а непрямая ( ig [c.91]

Электромодуляция оптических констант (т. е. диэлектрической постоянной) полупроводника возникает, вообще говоря, вследствие влияния электрического поля как на поверхностную концентрацию свободных носителей (так называемое плазменное ЭО (74, 75]), так и на расположение энергетических уровней в зонной структуре (эффект Франца—Келдыша [76, 77]). (В кристаллах с малой ковцентрадией свободных электронов и дырок плазменное ЭО вносит относительно малый вклад в общий эффект, а основную роль играет эффект Франца—Келдыша. Этот эффект заключается в своеобразном размытии в электрическом поле порогов поглощения различного типа в электронном спектре поглощения полупроводника. Вид этих порогов и характер размытия их в однородном электрическом поле показан в таблице [78] вместе с теоретическими электромодуляционными спектрами действительной и мнимой частей диэлектрической постоянной Де (о), Е) и А"8(со, Е)-, рассчитанными для германия по [79]. Мы не будем приводить здесь соответствующие формулы и расчеты подробное описание теории и экспериментальных результатов содержится в книге [65]. [c.132]

Зонная структура полупроводников. Важнейшим параметром, который характеризует зонную структуру полупроводников, является ширина запрещённой зоны или энергетическая щель Eg. Eg представляет собой разность между максимальной энергией валентной зоны и минимальной энергией зоны проводимости. В случае, когда эти экстремумы расположены в одной точке зоны Бриллюэна, щель является прямой (dire t gap, E g). В противном случае щель — непрямая (indire t gap, Eig). Небольшие изотопические эффекты в электронном спектре возникают в основном по двум причинам [206]. Во-первых, из-за электрон-фононного взаимодействия, перенормирующего электронные энергии. Здесь выделяют два типа взаимодействий — собственно- [c.90]

Современная неорганическая химия состоит из многих самостоятельных разделов, например химии комплексных соединений, химии неорганических полимеров, химии полупроводников, металлохимии, физико-химического анализа, химии редких металлов, радиохимии и т. п. Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое второе рождение в результате широкого привлечения квантовохимических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентнохимических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу создание новых неорганических веи еств с заданными свойствами. Неорганическая химия, как и любая естественная наука, руководствуется методологией диалектического материализма, следовательно, опирается на ленинскую теорию отражения От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике... . Живое созерцание осуществляется, как правило, при помощи эксперимента — наблюдения явлений в искусственно созданных условиях. Из экспериментальных методов важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического строения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Аналитическая химия использует химические реакции для установления качественного и количественного состава вещества. Кроме того, но химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на использовании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез достиг большого успеха, особенно в получении особочистых соединений в виде монокристаллов. Этому способствовало применение высоких температур и давлений, глубокого вакуума, внедрение бесконтейнерных способов синтеза и т. п. [c.7]

Развитие идей фотоэлектрохимии на поверхности раздела раствор — полупроводник связано с измельченными полупроводниковыми частицами. Порошки ТЮ2 в смеси с платиной, нанесенные на поверхность, оказались особенно эффективными. Каждая частица может рассматриваться как фотоэлектрохи-мический элемент с замкнутой цепью, соединяющей полупроводниковый и противоэлектроды. Обрисованные выше в общих чертах основные принципы остаются применимыми, несмотря на то, что внешняя электрическая цепь отсутствует. Хотя расстояние между анодом и катодом существенно меньше, чем в обычных электрохимических элементах, продукты реакций переноса заряда остаются разделенными, что невозможно в гомогенных процессах, когда оба противоположных продукта образуются в одной и той же клетке раствора. Описан ряд гетерогенных фотосинтетических и фотокаталитических процессов, использующих определенные полупроводники, для получения СНзОН из СО2, РН из КСООН и ЫНз из N2. В отдельных случаях в качестве фотокатализатора могут действовать чистые порошки полупроводника без примеси металла. Выходы продуктов обычно получаются относительно низкими из-за кинетических ограничений и необходимости применять полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны, которые неэффективно используют солнечный спектр. Возможно, следует придерживаться стратегии природного фотосинтеза, делая энергетические потери полезными путем использования двух фотонов низкой энергии для переноса одного электрона. [c.281]

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]

Большинство неметаллических катализаторов обладает полупроводниковыми свойствами, поэтому заманчиво использовать это их свойство в качестве ключа к раскрытию природы активности. Такая возможность связана со способностью полупроводника обмениваться зарядом с адсорбированной частицей, принимая или отдавая электрон. Согласно существующей теории, центром хемосорбции (активным центром) является свободный электрон (или дырка ) полупроводника. Адсорбированные атомы или молекулы рассматриваются как примеси, нарушающие строго периодическую структуру решетки. В энергетическом спектре кристалла они могут быть изображены локальными уровнями, расположенными в запрещенной зоне полупроводника (см. гл. V). Разные частицы занимают различные уровни в запрещенной зоне. Если реагирующая частица занимает уровень, расположенный ближе к зоне проводимости, т. е. уровень адсорбированной частицы находится выше уровня Ферми на поверхности, то все хемосорбционные частицы являются донорами электронов. Если же уровень адсорбированной частицы ниже уровня Ферми, она является акцептором электронов. Таким образом, адсорбционная способность и каталитическая активность поверхности полупроводника определяются взаимным расположением локального уровня адсорбированрой частицы и по,ложением уровня Ферми на поверхности. Реакция называется акцепторной, если скорость 472 [c.472]

Отметим, что в учебной литературе долгое время говорили, да и говорят по настоящее время о наличии особого типа химической связи, названного металлической связью, в качестве характерной черты которой выделяли образование своего рода электронного газа в поле ионных остовов образующих металл атомов. Однако, образование зон и участков почти сплошного энергетического спектра у подсистем электронов в кристаллах характерно и для диэлектриков, и для полупроводников. Отличительной чертой металлов является лишь частичное заполнение верхней зоны, так назьшаемой зоны проводимости, приводящее к тому, что даже слабое воздействие на систему внешнего электрического поля вызывает заметное перераспределение электронной плотности, ее смещение под влиянием поля [c.482]

В качестве возможного механизма, объясняющего спектр фотолюминесценции в пористых и тонкопленочных образцах 81 и Се, часто используют представления о кванторазмерном эффекте [399]. Этот эффект подразумевает появление дополнительных уровней энергии в энергетическом спектре полупроводников, вследствие чрезвычайно малых размеров их кристаллитов. При этом появление дополнительных уровней энергии приводит к изменениям в спектре фотолюминесценции. [c.234]

С использованием низкоэнергетического возбуждающего источника света и сферического анализатора энергии электронов в задерживающем поле измерены УФ-фотоэлектронные спектры пленок Сьо толщиной 20 нм, напыленных в вакууме на медную подложку при комнатной температуре. Из полученных спектров определены пороговая энергия ионизации 1=6,17 эВ и работа выхода р=4,85 эВ, которая выше, чем в алмазе (4,5) и фафите (4,7 эВ), Получены оценки энергий поляризации катионов и анионов Сьо и элекфонного сродства Сбо в-твердой фазе, которые обсуждены с учетом энергетической релаксации молекул Сбо в конденсированном состоянии. Предложена энергетическая диаграмма твердого Сбо, показывающая, что уровень Ферми расположен вблизи дна зоны проводимости и, следовательно, кристаллический Сбо является полупроводником п-типа. Из физики твердого тела извe тнo что две другие аллотропные формы - графит и алмаз - являются соответственно металлом и диэлектриком. Фазой с металлическими свойствами (металлом) называется фаза, в которой либо не все квантовые состояния валентной зоны заняты электронами, либо последняя перекрывается зоной проводимости. При [c.130]