Полоса - уровни
Cтраница 2
 |
Схема энер. [16] |
Если в исходных атомах имеются незавершенные группы валентных электронов, как, например, один электрон в состоянии 3s в атоме натрия, то в твердом теле полоса нормальных уровней окажется лишь частично заполненной. В самом деле, законченная s - группа в атоме должна состоять из двух электронов. В твердом или жидком металле натрия она расщепляется на полосу из N уровней энергии, на каждом из которых может находиться по два электрона в состояниях, отличающихся направлением спина. [17]
Есть ряд металлов ( например, W, Mo, Zn), в которых ток переносится дырками, и где, как мы считали до сих пор, полоса уровней почти заполнена электронами. [18]
Однако приведенное выше расхождение теории с экспериментом показывает, что положенная в основание теории гипотеза свободных электронов недостаточна - во всяком случае тогда, когда мы имеем дело с полосой уровней, в которой перекрываются различные квантовые состояния. [19]
Если при этом все атомы примеси находятся в одинаковых энергетических состояниях, то система возбужденных уровней N атомов примеси образует объединенную свободную полосу, в которую могут переходить электроны заполненной золы, затрачивая при этом меньшую работу, чем при переходе в полосу свободных уровней решетки кристалла. [20]
Только определенные значения k, как будет показано ниже, связаны с процессами поглощения или рассеяния света. Квазинепрерывные полосы уровней энергии в органических кристаллах имеют обычно ширину порядка 5 - 10 см 1, так что эта величина характеризует типичные расщепления или сдвиги, вызванные межмолекулярным взаимодействием. Так как величина 10 см 1 мала по сравнению с обычными частотами внутримолекулярных колебаний ( около 1000 см 1), то в данном случае можно применять теорию возмущений. [21]
 |
Типичный вид кривой Е ( k для не. [22] |
На этом графике, как и на рис. 34, энергия нанесена по оси ординат, а волновой вектор ( квазиимпульс) k по оси абсцисс. Каждая полоса уровней, проистекающая из расщепления атомных уровней, заштрихована. Запретные зоны между полосами оставлены белыми. [23]
Современная теория полупроводников связывает их свойства с кристаллической структурой. Проводимость приписывается существованию полосы уровней кристаллической решетки. [24]
Может случиться, что близкие друг к другу уровни атома, расщепляясь, перекрываются в энергетической диаграмме твердого тела. Так, например, внутри полосы нормальных уровней теллура имеется, невидимому, вторая узкая полоса. И в той и в другой могут возникнуть дырки, но они будут обладать различной массой. Аналогичная примесь дырок иной, большей массы наблюдается и в других случаях. [25]
Знак явления Холла и термоэлектродвижущих сил показывает, что как темновая, так и световая проводимости закиси меди обусловлены в основном не движением электронов в свободной полосе уровней, а перемещением свободных мест в заполненной полосе нормальных уровней. Поэтому тепловую диссоциацию электронов следует приписать переводу электронов из нормальной полосы уровней на какие-то уровни, где подвижность весьма мала. При избытке кислорода эти уровни, вероятно, связаны с искажениями решетки, вносимыми атомами кислорода, но и в тщательно обескислороженной закиси меди термоэффект и эффект Холла сохраняют тот же знак; следовательно, и здесь мы имеем дело с подвижностью в зоне заполненных нормальных уровней. Следовательно, и здесь главную роль играет освобождение светом ряда уровней нормальной полосы. С другой стороны, изучение фотоэлектродвижущих сил в монокристаллах куприта [13] привело нас к убеждению, что при освещении этих монокристаллов в зоне свободных уровней появляются, кроме того, быстро диффундирующие во все стороны электроны. Связь этих электронов со свободными уровнями будет нами рассмотрена в статье об отрицательном фотоэффекте в тех же монокристаллах. [26]
Каким же образом свет, вырывающий отрицательные электроны, может заряжать металл положительными зарядами. Это легко понять, если вспомнить, что, вырывая электроны из полосы нормальных уровней, свет освобождает там свободные места, создает положительно заряженные подвижные участки, на которые и переходят электроны из металла. Отдавая же свои электроны полупроводнику, металл заряжается положительно. [27]
Дырка и свободный электрон отличаются не только знаком своего заряда. Не следует забывать, что они находятся в разных зонах - дырка в полосе нормальных уровней, свободный электрон - в полосе возбуждения. Ширина этих полос различна, а чем уже полоса, тем больше величина эффективной массы; поэтому различны условия движения зарядов, и давление и температура влияют различно на дырки и электроны. [28]
 |
Схема энергетических уровней частично заполненной зоны. [29] |
Число уровней ( квантовых состояний), в которых наблюдается расщепление, равно числу атомов. Для двухатомного взаимодействия возникает только два расщепленных уровня, однако в кристалле каждый одиночный атомный и энергетический уровни создают квазинепрерывную полосу уровней. [30]
Страницы: 1 2 3 4