Теория - энергетическая зона
Cтраница 1
 |
Схема энергетических зон. [1] |
Теория энергетических зон предусматривает еще один существенный процесс, происходящий в полупроводниках. При нагревании или освещении полупроводника электроны переходят в зону проводимости и оставляют свободные места в валентной зоне, которая оказывается частично незаполненной. [2]
Теория энергетических зон и кинетических процессов в полупроводниках должна быть развита на более широкой основе и охватывать не только полупроводники, примыкающие по своим свойствам к металлическим кристаллам, но и все твердые тела с любыми нарушениями периодичности, вплоть до жидких и аморфных. [3]
 |
Схема энергетических зон. [4] |
Теория энергетических зон предусматривает еще один существенный процесс, происходящий в полупроводниках. При нагревании или освещении полупроводника электроны переходят в зону проводимости и оставляют свободные места в валентной зоне, которая оказывается частично незаполненной. Эти свободные места ( под действием электрического поля) могут заполняться электронами нижележащих уровней, а вновь освобождающиеся места - электронами еще ниже расположенных уровней. Таким образом, свободное место, получившее название дырки, может перемещаться в кристаллической решетке полупроводника в направлении, противоположном перемещению электрона. [5]
Теория энергетических зон и кинетических процессов в полупроводниках должна быть развита на более широкой основе и охватывать не только полупроводники, примыкающие по своим свойствам к металлическим кристаллам, но и все твердые тела с любыми нарушениями периодичности, вплоть до жидких и аморфных. [6]
Приведенные выше представления теории энергетических зон позволяют понять образование разности потенциалов при контакте двух тел. [7]
В работе [33] сделана попытка объяснить влияние полярных групп на статическую электризацию полимеров, исходя из теории энергетических зон. Полярные группы в полимерах соединяются с основной цепью посредством валентных связей, и можно предположить, что с энергетической точки зрения они оказывают такое же влияние, как и примеси в металлах. Если энергетический уровень, вызванный введением полярной группы, находится выше уровня основной цепи, то электризация этого полимерного вещества должна определяться полярной группой. Приведенный выше пример существенного влияния незначительной концентрации аминогрупп [ 0 11 - 0 34 % ( мол. [8]
В настоящее время различия в электропроводности металлов, полупроводников и изоляторов объясняют на основе квантовой теории роения кристаллических веществ или так называемой теории энергетических зон. Сущность ее состоит в следующем. Электроны ближайших к ядру энергетических уровней атомов полностью насыщают эти уровни, находятся в устойчивых состояниях и образуют так называемую заполненную валентную зону. Электропроводность и теплопроводность вещества не связаны с электронами этой зоны. В электропроводности могут участвовать только электроны периферических ненасыщенных энергетических уровней. При этом полосы основных и возбужденных ( периферических) энергетических уровней разделяются промежуточными свободными полосами, которые не имеют возможных для электрона квантовых состояний. Эту энергетическую зону, промежуточную между зонами основных и возбужденных уровней, называют запрещенной зоной. [9]
В настоящее время различия в электрической проводимости металлов, полупроводников и изоляторов объясняют на основе квантовой теории строения кристаллических веществ или так называемой теории энергетических зон. Сущность ее состоит в следующем. Электроны ближайших к ядру энергетических уровней атомов полностью насыщают эти уровни, находятся в устойчивых состояниях и образуют так называемую заполненную валентную зону. Электрическая проводимость и теплопроводность вещества не связаны с электронами этой зоны. В электрической проводимости могут участвовать только электроны ненасыщенных энергетических уровней. При этом полосы основных и возбужденных ( периферических) энергетических уровней разделяются промежуточными свободными полосами, которые не имеют возможных для электрона квантовых состояний. Эту энергетическую зону, промежуточную между зонами основных и возбужденных уровней, называют запрещенной зоной. [10]
Все перечисленные случаи, в которых отмечены явления, имеющие отношение к основам общей квантовой теории полупроводников, указывают на то, что теории энергетических зон и кинетических процессов в полупроводниках должны быть разработаны на более широкой основе. [11]
 |
Наблюдаемые значения CV / T ( Дж-град - 2-моль - 1 как функция Г2 для сплава железа с хромом. [12] |
Теория свободных электронов представляет собой довольно грубое приближение. Более строгое рассмотрение металлов ( теория энергетических зон) приводит к функции распределения энергетических уровней электронов, отличающейся от кривой, приведенной на рис. 17.5. Значение у определяется значением плотности уровней р на поверхности Ферми. Экспериментальные значения у часто не согласуются с теорией свободных электронов, но находятся в хорошем соответствии с более строгой теорией энергетических зон. [13]
Какие методы целесообразно использовать для изучения зависимости между химическим составом, атомным строением и электронной структурой кристалла. До обсуждения этого вопроса мы намеренно употребляли общий термин электронная структура; на самом деле следовало бы говорить о зонной структуре, поскольку зонная теория ( одноэлектронное приближение) и есть искомый метод, хотя аргументы в ее пользу для физика и химика, возможно, будут различны. Для физика здесь положение вообще очевидно, так как теория энергетических зон является в наСтоягцев время единственной, позволяютцси универсальным путем интерпретировать и рассчитывать оптические и электрофизические свойства кристаллов. [14]
Большинство полуэмпнрнческих методов основано на валентном приближении, явно учитывающем лишь электроны валентной оболочки атомов, входящих в молекулу или кристалл. Можно допустить, что волновые функции остова свободного атома сохраняются без существенного изменения и в кристалле. Эта вводимая с самого начала ортогонализация является характерной чертой метода ортогонализированных плоских волн ( ОПВ), широко применяемого в теории энергетических зон и стимулировавшего развитие метода псевдопотенциала. Как известно, истинный потенциал можно заменить в области ионного остова более простым эффективным потенциалом ( псевдопотенциалом), приводящим вне остова к таким же волновым функциям, какие дает истинный потенциал. Требование ортогональности собственных состояний в методе псевдопотенциала значительно сокращает число членов при разложении волновой функции валентного электрона по плоским волнам. [15]
Страницы: 1