Разрешенная энергетическая зона

Cтраница 3

Зависимость энер.| Структура энергетических зон арсенида галлия в кристаллографическом направлении. [31]

Зона проводимости полупроводника может быть образована из нескольких перекрывающихся между собой разрешенных энергетических зон. [32]

Зависимость энергии свободного электрона, находящегося в вакууме, от его импульса.| Структура энергетических зон арсенида галлия в кристаллографическом направлении. [33]

Зона проводимости полупроводника может быть образована из нескольких перекрывающихся между собой разрешенных энергетических зон. [34]

В результате электроны не скапливаются на отдельных энергетических уровнях, а равномерно заполняют разрешенные энергетические зоны, начиная с нижних. [35]

Кристаллы, у которых валентная зона заполнена электронами полностью, а в следующей по порядку более высокой разрешенной энергетической зоне электронов нет, неэлектропроводны и представляют собой идеальные изоляторы. Действительно, упорядоченное движение электронов к плюсу источника привело бы к увеличению их энергии и к переходу на более высокие подуровни. Но в силу принципа Паули это невозможно, так как все подуровни валентной зоны заняты, на каждом из них уже разместились два электрона. [36]

Энергия внешних электронов может принимать значения в пределах закрашенных на рис. 313 областей, называемых разрешенными энергетическими зонами. Каждая разрешенная зона вмещает в себя столько близлежащих дискретных уровней, сколько атомов содержит кристалл: чем больше в кристалле атомов, тем теснее расположены уровни в зоне. Так как оно столь ничтожно, то зоны можно считать практически непрерывными, однако факт конечного числа уровней в зоне играет важную роль для распределения электронов по состояниям. [38]

Мы видели, что в кристаллической структуре, где собрано вместе большое число атомов, возникают разрешенные энергетические зоны, разделенные запрещенными энергетическими зонами. [39]

При образовании из газов жидкости или твердого тела атомы сближаются, внешние орбитали атомов обобществляются, образуя разрешенные энергетические зоны. Электроны перераспределяются по обобществленным орбиталям таким образом, чтобы иметь минимальную энергию. Если энергии внешних атомных орбиталей сближающихся атомов сильно различались, то перераспределение электронов между обобщественными ор-биталями приведет к тому, что электронная плотность будет максимальна вблизи атомов, имевших низко расположенные неполностью заполненные атомные орбитали. В результате образуются ионные кристаллы, состоящие из положительно и отрицательно заряженных ионов. Например, так происходит при образовании щелочно-галоидных кристаллов. Хорошим акцептором электронов является также атом кислорода, более слабым - серы. В общем случае донорная или акцепторная способность атомов характеризуется электроотрицательностью по Полингу [12] и определяется радиусом атомов, зарядом ядер, межэлектронным отталкиванием и запретом Паули. [40]

Трудность создания органических материалов с электронной проводимостью связана с тем, что в силу особенностей обычных органических соединений разрешенные энергетические зоны, если они вообще возникают, узки, а запрещенные зоны - очень широки. Ширина запрещенных зон для подобных веществ так велика, что при температурах, при которых вещество еще не разлагается, возбуждение электронов не происходит. В такого рода полимерах должны сравнительно легко возникать носители тока, и при достаточно высокой регулярности структуры полимера рассеяние электронов в них должно быть мало. Требуемая степень регулярности может быть приближенно оценена из величины свободного пробега электрона в полупроводнике, длины связей С-С, длины мономерного звена и длины волны электрона. Оказывается, что в случае максимально вытянутого волокна, в котором молекулы полимера ориентированы в направлении тока, для того чтобы не было рассеяния на нерегулярностях структуры, обусловленных нерегулярностью строения, достаточно иметь полимерную молекулу, в основной цепи которой на каждые 35 мономерных звеньев не было бы разветвлений, состоящих более чем из 12 атомов углерода. Создание полимеров такой степени регулярности в настоящее время вполне осуществимо. [41]

Таким образом, вместо системы отдельных разрешенных уровней энергии, которыми характеризуется изолированный атом, в твердом теле появляется система разрешенных энергетических зон, каждая из которых состоит из близко расположенных уровней. С увеличением энергии ширина разрешенных зон увеличивается, а ширина запрещенных зон уменьшается. [42]

В зонной теории твердого тела различия в электрических свойствах разных типов твердых тел объясняются шириной запрещенных энергетических зон и различным заполнением разрешенных энергетических зон. Запрещенные зоны могут разделять разрешенные или вообще отсутствовать, если разрешенные зоны перекрывают друг друга. На рис. 43.6 нижняя разрешенная зона перекрывается верхней разрешенной зоной. [43]

Рассмотрим теперь несколько искусственный эксперимент, который, несмотря на свою искусственность, позволит нам проникнуть в природу и причины существования разрешенных энергетических зон в твердых телах. [44]

Поскольку при переходе от кристаллического состояния к некристаллическому ближний порядок в расположении атомов сохраняется, это положение позволяет применять понятия запрещенной и разрешенных энергетических зон ( валентной зоны, зоны проводимости) для описания энергетических состояний электронов в некристаллических полупроводниках. Однако возможность применения этих понятий не означает, что энергетические зоны в кристаллических и некристаллических полупроводниках имеют одинаковое строение. Отсутствие дальнего порядка в расположении атомов, хотя и не затрагивает само существование энергетических зон, приводит к существенному перераспределению в них разрешенных энергетических уровней. [45]

Страницы: 1 2 3 4