Cтраница 4
У большинства твердых металлов в видимой области спектра обнаруживаются области поглощения света вследствие возбуждения электронов с фер-ми-уровня в пустые зоны над ним. В жидких металлах границы поглощения не наблюдаются до тех пор, пока частота не оказывается достаточно высокой, чтобы возбудить невалентные электроны ионных оболочек. Мотт [6] придерживается несколько иной точки зрения. [46]
При конечных температурах картина существенно не меняется, если только за счет теплового возбуждения не происходит частичного заселения пустых зон и образования незаполненных состояний в заполненных зонах. Поскольку раньше достигается температура плавления, то при таких широких запрещенных зонах вещество остается диэлектриком и при высоких температурах. Тогда уже при комнатных температурах имеется заметное заселение верхней, незаполненной при 7 0 зоны ( зона проводимости) и возникновение незаполненных состояний в полностью заполненной при 7 0 так называемой валентной зоне. Это случай полупроводников, которые только количественно - шириной запрещенной зоны - отличаются от диэлектриков. [47]
![]() |
Спектры поглощения GaP, GaAs и Ge, полученные с помощью синхротронного. [48] |
Она заключается в бомбардировке образца монохроматическими электро-нами, которые инжектируются с пренебрежимо малыми потерями энергии в соответствующие состояния пустой зоны проводимости. Затем они совершают переход в пустые состояния с меньшей энергией, излучая при этом фотон для сохранения энергии. Спектр испущенных фотонов дает детальную информацию о пустых состояниях зоны проводимости, которая является дополнительной к информации о заполненных состояниях валентной зоны, получаемой из фотоэмиссии. [49]
Имеется существенное различие между поведением о д и-ночной дырки вблизи потолка в целиком заполненной зоне и одиночного электрона вблизи потолка пустой зоны. Одиночный электрон имеет отрицательный заряд, и его эффективная масса вблизи потолка зоны отрицательна. Дырка в аналогичном положении в зоне ведет себя так, как если бы она обладала положительным зарядом и положительной массой. [50]
Таким образом, если зона заполнена электронами частично, то вещество представляет собой проводник; если имеются лишь целиком заполненные и совершенно пустые зоны, то вещество является изолятором. [51]
Согласно вышесказанному это происходит оттого, что в заполненной зоне электроны не могут изменить своего движения даже в поле, а в пустой зоне электронов просто нет. [52]
Позже учеными-проектировщиками института ТатНИПИнеф-ти ( г. Бугульма) при проектировании разработки площадей Ромашкинского месторождения были осуществлены значительные усовершенствования: в центре площадей - внутри пустых зон консервации были проведены разрезающие нагнетательные ряды и параллельно им добывающие ряды, что устранило зоны консервации запасов нефти; дополнительными добывающими рядами было уменьшено расстояние до нагнетательных рядов с 2 км и более до 1 - 1 2 км, а позже до 0 6 км; от 7 и 9-рядных полос ( 7 и 9 добывающих рядов в полосе между двумя нагнетательными рядами) перешли к 5-рядным и даже 3-рядным; от прямоугольных сеток размещения скважин перешли к равномерным квадратным, от заводнения через ряды нагнетательных скважин перешли к рассредоточенному площадному и избирательному заводнению; от первоначально запроектированного давления на устье нагнетательных скважин 60 ат перешли к давлению 150 ат; от преобладающего фонтанного способа эксплуатации добывающих скважин перешли к механизированному способу эксплуатации с помощью ЭЦН и ШГН. [53]
Если у диэлектрика запрещенная зона энергий сравнительно мала, так что при комнатных температурах заметная доля электронов в результате теплового возбуждения переходит в пустую зону, а в заполненной зоне появляются дырки, то диэлектрик называют полупроводником. Именно их использование в бесконечно разнообразных приборах и устройствах совершенно преобразило нашу жизнь за вторую половину ХХ-го века. [54]
Энергетическое расстояние между ближайшими зонами 1 и / / м предполагается столь большим, что перенос электронов тепловым путем я из заполненной зоны / х в пустую зону / / м невозможен. Число заполненных и незаполненных зон в раз - личных кристаллофосфорах различно. Возбуждение сопровождается переносом электронов из одной из за-х полненных зон в одну из незаполненных. [55]
В другом случае две энергетические зоны германия находятся так близко друг от друга, что при комнатной температуре значительное количество электронов, возбудившись, перейдут в пустую зону, оставив на своем месте в заполненной зоне дырки. Две зоны в свинце ( рис. 1.12 б) перекрывают одна другую. Поэтому валентные электроны свободно перемещаются в кристаллической структуре, как свободные электроны в проводнике. [56]
В германии n - типа избыточные электроны донорных атомов занимают узкую зону, немного ниже пустой зоны, и значительное количество их возбуждается и переходит в пустую зону, даже при очень низких температурах. В германии р-типа дырки, связанные с акцепторными атомами, занимают узкую зону немного выше заполненной зоны, и значительное количество связанных электронов в заполненной лоне перейдет к этим дыркам, оставляя дырки в заполненной зоне. Это может происходить также и при низких темпе ратурах. [57]
Полупроводники обладают свойством пропускать электрический ток при условии, что они получают извне сравнительно небольшую энергию, необходимую для возбуждения электронов из нижней заполненной валентной зоны в верхнюю пустую зону проводимости. Поскольку при повышении температуры число возбуждаемых электронов возрастает, проводимость полупроводника увеличивается с температурой. Это свойство полупроводников совершенно противоположно поведению металлов при повышении температуры. [58]
В изоляторе электроны заполняют полностью несколько зон, а энергетическая щель на границе зоны столь велика, что при обычных температурах вероятность перехода электрона через щель в пустую зону путем теплового возбуждения пренебрежимо мала. Если, однако, щель невелика, то часть электронов может возбудиться и перейти из заполненной зоны в пустую, и тогда кристалл может обладать проводимостью. Так как электроны проводимости появляются вследствие теплового возбуждения, то их число зависит от температуры, которая характеризует полупроводники. [59]
В дальнейшем мы не будем рассматривать такие соединения со шпинельным типом электропроводности, а ограничимся нормальными неметаллическими кристаллами, основное состояние которых отвечает целиком заполненной валентной зоне и пустой зоне проводимости. [60]