45-зона

Cтраница 1

Энергетическая ширина 45-зоны составляет около 10 эВ, причем в ней на атом металла приходится всего два электрона. Ширина Sd-зоны меньше ( для никеля 2 8 эВ), но число электронов в ней, конечно, больше, - именно максимум десять на атом. Электропроводность металлов в основном обусловлена электронами 4s - зоны. Перекрывание этих двух зон в оксидах меньше, чем в металлах, и даже может и вовсе не иметь места. В этом случае электропроводность обусловлена только электронами Зс ( - зоны. Наконец, могут быть случаи, когда эта зона становится настолько узкой, что можно говорить о фиксации всех электронов на соответствующих катионах решетки. Оксид в этом случае становится диэлектриком. Замечательно, что совершенно чистые и бездефектные кристаллы оксидов хрома ( III), марганца ( III), железа ( III), кобальта ( II), никеля ( II) и меди ( II) тока не проводят - их удельное сопротивление достигает 1010 Ом - см. Проводимость появляется, если в кристаллах содержатся примеси. [1]

Электронная конфигурация невозбужденного атома меди ( а и энергетические уровни электронов в атоме и кристалле Си ( б. [2]

Атом меди имеет только один валентный электрон, и валентная 45-зона заполнена наполовину. Если к металлу приложить разность потенциалов, энергетическое состояние электронов изменяется в пределах этих двух перекрывающихся зон. Перекрывание зон равноценно образованию молекулярных орбита-лей, распределяющихся по всему объему кристалла, что позволяет электронам перемещаться в электрическом поле. [3]

У металлических железа, кобальта и никеля в возрастающей степени идет заполнение электронами Sd-зоны, в то время как степень заполнения 45-зоны ниже, чем у изолированных атомов ( ср. [4]

Если создать условия, обеспечивающие сближение атомов кремния на расстояние, меньшее г0 ( до гр), то, как видно из; рис. 129, ЗхрЗ - гибридная валентная зона и 45-зона проводимости перекрываются и при этом кремний должен обладать металлическими свойствами. Эти условия можно реализовать при всестороннем сжатии под высоким давлением, когда рыхлая тетраэдрическая структура полупроводникового кремния переходит в плотноупакованную структуру металлического типа. Дальнейшее сжатие ( 2 0 - 103 МПа) приводит к появлению металлической проводимости в черном фосфоре. Переход от рыхлых структур к плотноупакованным металлическим сопровождается уменьшением энтропии аналогично тому, как это происходит при кристаллизации. Напротив, при переходе от плотной упаковки к более рыхлой структуре энтропия возрастает, поскольку увеличиваются амплитуда колебаний атомов и связанная с этим неопределенность положения их в узлах кристаллической решетки. [5]

В работе [413] при изучении твердых растворов внедрения в системах Fe - С и Fe - N показано, что в аустените, содержащем углерод или азот, большая часть атомов железа имеет отрицательный химический сдвиг ( - 0 1 мм / сек) по отношению к а-железу, следовательно, t 5s ( 0) 2 растет. Повидимому, атом углерода положительно ионизируется и его электроны уходят в 45-зону проводимости, что совпадает с результатами измерения электропереноса в системе Fe - С. [6]

Хотя эта модель с позиций современной теории сплавов является не вполне корректной, изложим кратко идею указанного объяснения, потому что аналогичные простые следствия могут вытекать и из других моделей. Будем рассматривать 3d - и 45-под-зоны правых и левых спинов как сообщающиеся неизменные по форме сосуды, количество электронов в которых определяется положением уровня Ферми и обменным расщеплением подзон. При этом из-за большой ширины 45-зоны количество электронов в 4 -подзонах остается примерно постоянным при относительно небольших изменениях суммарного числа ( 3d 4s) - электронов. Предположим также, что по крайней мере для Ni и Со и ряда бинарных сплавов на их основе одна из Зс. Тогда при одном подгоночном параметре - числе 45-электронов, равном 0 6 электрона / атом, удается хорошо объяснить ряд опытных данных. В никель-медных сплавах ферромагнетизм должен исчезать за счет заполнения Зс. [7]

В переходных металлах d - зона лишь частично заполнена и перекрывается с лежащей выше соседней s - зоной, которая без перекрывания была бы не заполнена. Магнитные свойства таких металлов определяются их зонной структурой. Медь имеет целиком заполненную Sd-зону, которая содержит десять электронов, половина из них имеет спины, направленные вверх, а у другой половины электронов спины направлены вниз, и, кроме того, в этой зоне имеется один 45-электрон. У атома никеля на один электрон меньше, и вследствие перекрывания 4s - и Sd-зон и перехода части Зй-электронов в 45-зону у каждого атома в Зс / - зоне не достает примерно 0 54 электрона. В результате так называемого обменного взаимодействия в Sd-зоне имеется избыток электронов с одним направлением спина ( расщепление Sd-зоны), что приводит к появлению ферромагнетизма. [8]

Страницы: 1