Cтраница 1
Прочная донорная связь, когда валентный электрон от адсорбированного атома переходит в свободное состояние и обогащает кристалл лишним электроном. В этом случае связь адсорбированного атома с кристаллом имеет чисто ионную природу. [1]
Рассмотрим случай рекомбинации радикалов, образующих с поверхностью прочную донорную связь. [2]
На рис. 2, в и 2, б изображены прочная донорная связь для атома Na и. [3]
Обозначим через №, N и N - поверхностные концентрации частиц, находящихся в состоянии слабой, прочной акцепторной и прочной донорной связи соответственно. [4]
Легко показать, что свет, обогащающий кристалл свободными электронами, увеличивает содержание прочной акцепторной связи и уменьшает содержание прочной донорной связи. Свет, обогащающий кристалл дырками, действует в противоположном направлении. Что касается слабой формы хемосорбции, то ее содержание целиком определяется, как мы уже отмечали ( см. § 2), давлением газа и не меняется при включении и выключении освещения. [5]
Возможны три вида связи хемосорбированной частицы ( атома, молекулы) с поверхностью твердого тела: 1) слабая связь, 2) прочная акцепторная связь и 3) прочная донорная связь. В первом случае электрон хемосорбированной частицы затягивается на катион решетки или же электрон аниона решетки затягивается на хемосорбированную частицу. [6]
Еслй-общве число хемосорСЗированных частиц обозначить N, то из них № находится в состоянии слабой связи, / V - в состоянии прочной акцепторной связи, Н - в состоянии прочной донорной связи. [7]
Показано, что из общего числа частиц данного сорта, хемосорби-рованных на единице поверхности, определенная доля частиц будет находиться в состоянии слабой связи, в состоянии прочной акцепторной связи и в состоянии прочной донорной связи с поверхностью; эти доли, соответственно равные т ], т ] -, т ], характеризуют в то же нремя средние относительные продолжительности жизни хемосорби-рованной частицы в соответствующих состояниях. При повышении уровня Ферми величина Г - монотонно возрастает, а т) монотонно убывает. Величина т ], характеризующая относительное содержание слабой формы хемосорбции, при монотонном перемещении уровня Ферми проходит через максимум. Если уровень Ферми расположен достаточно низко, то практически все хемосорбированные частицы выполняют роль доноров. Если же уровень Ферми расположен достаточно высоко, то практически все хемосорбированные частицы фигурируют в качестве акцепторов. [8]
Показано, что из общего числа частиц данного сорта, хемосорби-рованных на единице поверхности, определенная доля частиц будет находиться в состоянии слабой связи, в состоянии прочной акцепторной связи и в состоянии прочной донорной связи с поверхностью; эти доли, соответственно равные т), г -, т, характеризуют в то же время средние относительные продолжительности жизни хемосорби-рованной частицы в соответствующих состояниях. При повышении уровня Ферми величина TI - монотонно возрастает, а т) монотонно убывает. Величина т), характеризующая относительное содержание слабой формы хемосорбции, при монотонном перемещении уровня Ферми проходит через максимум. Если уровень Ферми расположен достаточно низко, то практически все хемосорбированные частицы выполняют роль доноров. Если же уровень Ферми расположен достаточно высоко, то практически все хемосорбированные частицы фигурируют в качестве акцепторов. [9]
Здесь приняты следующие обозначения: R - атом ( молекула) в газовой фазе; L - символ решетки; RL - хемосорбированная частица в состоянии слабой связи; ReL и RpL - хемосорбированные частицы в состоянии прочной акцепторной и прочной донорной связи соответственно; eL и pL - свободные электрон и дырка кристаллической решетки. [10]
В идеальном кристалле без примесей уровень Ферми равен е0 и доля ци слабой связи является преобладающей. Таким образом, в зависимости от характера полупроводника ( л - или р-полупроводник) на нем будет протекать адсорбция преимущественно на прочной акцепторной или прочной донорной связи и соответственно будет меняться избирательность ( селективность) полупроводникового катализатора. Если адсорбируются молекулы, то при адсорбции их в форме прочной связи в них обычно рвутся связи между атомами, молекула превращается в радикал и это способствует осуществлению катализа. Например, при адсорбции двухатомной молекулы АВ с одинарной связью на прочной связи происходит диссоциация молекулы на адсорбированные атомы А и В. При адсорбции молекулы с двойной связью рвется одна связь и образуется радикал. [11]
Появление электрона на локальном уровне А свидетельствует о переходе хемосорбированной частицы С из состояния слабой в состояние прочной акцепторной связи с поверхностью. Это может быть осуществлено, как это видно из рис. 20, двумя путями: за счет выпадения на уровень А свободного электрона из зоны проводимости или же за счет заброса на уровень А электрона из валентной зоны. Удаление электрона с уровня D свидетельствует о переходе хемосорбированной частицы С из состояния слабой в состояние прочной донорной связи. Это опять-таки может быть осуществлено двумя путями: в результате рекомбинации электрона, принадлежащего уровню D, со свободной дыркой, странствующей в валентной зоне, или же в результате выброса этого электрона с уровня D в зону проводимости. [12]
Какой из этих двух случаев ( а или г) осуществляется в действительности - это зависит от природы нашей частицы С и от природы решетки. На рис. 1 6 или 1 в изображена тфочная акцепторная связь. Эти два рисунка представляют собой два предельных случая, из которых первый ( рис. 1 6) соответствует чисто гомеополярной связи, а второй ( рис. be) - чисто ионной. В действительности мы имеем, как правило, нечто среднее между тем, что изображено на рис. 1 6 и в. На рис. 1 3 или е изображена прочная донорная связь. Эти рисунки опять-таки соответствуют двум предельным случаям. В действительности же осуществляется, как правило, некая промежуточная картина. [13]
На рисунках 4, б или 4, в изображена прочная акцепторная связь. Эти два рисунка представляют собой два предельных случая, из которых первый ( рис. 4 6) соответствует чисто гомеополярной, а второй ( рис. 4 0) - чисто ионной связи. В действительности мы имеем, как правило, нечто среднее между тем, что изображено на рисунках 4, б и 4, в. На рисунках 4, д или 4, е изображена прочная донорная связь. Эти рисунки, опять-таки, соответствуют двум предельным случаям. В действительности же осуществляется, как правило, некая промежуточная картина. [14]