Уровень - проводимость
Cтраница 4
Наличие в кристаллической решетке этих материалов относительно большого количества кислородных вакансий ( условие электронейтральности кристаллов) обусловливает их значительную ионную проводимость при высоких температурах. Чистый оксид висмута признан малоперспективным твердым электролитом. Лишь 8-фаза оксида висмута характеризуется очень высокой кислородионной проводимостью ( 23 0 Ом - м при 1173 К), более чем на два порядка превышающей проводимость стабилизированного диоксида циркония. Однако этот уровень проводимости сохраняется лишь в узком интервале температур от 1003 К до температуры плавления 1097 К и не может быть сохранен при более низких температурах закаливанием образца. Кроме того, фазовое превращение а - ( 3 сопровождается большим объемным расширением, разрушающим образец. Температурные пределы его применимости удается расширить путем получения твердых растворов со многими оксидами металлов. Получены высокопроводящие фазы оксида висмута с добавками ( мол. Такие фазы характеризуются кислородионной проводимостью, превышающей более чем на порядок проводимость стабилизированного диоксида циркония при тех же температурах. Решетка образующегося легированного оксида висмута аналогична решетке чистого оксида висмута для его высокотемпературной 8-фазы с полной разупорядоченностью кислородных ионов. [46]
 |
Типичные диаграммы энергетических уровней. [47] |
Однако уже при комнатной температуре некоторые валентные электроны переходят на уровень проводимости и освобождаются от своих ковалентных связей. При отрыве электрона от атома атом остается заряженным положительно. Место отсутствия электрона в кристалле называют д ы р к о и. Таким образом, в результате перехода электрона на уровень проводимости создается пара дырка - электрон. При наличии внешнего электрического поля электроны и дырки начинают двигаться в противоположных направлениях. Движение дырки обусловлено тем, что место, в котором отсутствует электрон, может быть занято электроном из соседнего атома. При этом образуется дырка в соседнем атоме, которая в свою очередь может быть занята следующим электроном. Повторение этого процесса равносильно перемещению дырки в электрическом поле. Плотность пар дырка-электрон и - возрастает с увеличением температуры по экспоненциальному закону. [48]
Эта работа была выполнена на кристаллах фталоцианина без металла, внедренных в полимерную матрицу. Было обнаружено, что вся ионизация происходит с первого возбужденного синглетного состояния S, В рамках модели прямого СТ-экситонного возбуждения этот результат можно объяснить, если предположить, что при возбуждении любого состояния, которое по энергии расположено выше уровня S, происходит быстрая внутренняя конверсия с переходом на уровень Sj, причем последний должен иметь выраженный СТ-характер, поскольку при приложении внешнего электрического поля происходит сильное тушение флуоресценции этого состояния. Это тушение может быть следствием индуцированной электрическим полем диссоциации СТ-экситонов, уменьшающей концентрацию состояний, которые могут рекомбинировать с образованием флуоресцентных синглетных возбуждений. Если уровень энергии 5t лежит ниже уровня проводимости, что имеет место для случая / 3-фталоцианина ( см. разд. АИ-механизм с баллистическим разделением зарядов неправдоподобен, за исключением случая, когда начальное состояние является колебательно-возбужденным. [49]
Для постоянной усиления каждой цепной схемы можно получить требуемые значения, соответственно изменяя ее уровень проводимости. Но это повлечет за собой изменение у22 каждой цепной схемы, так что сумма ( 5 - 43) не будет больше равна единице. Однако это не следует принимать во внимание, так как вместо точной реализации первоначальной функции ylt можно осуществить реализацию с точностью до постоянного множителя. В результате становится известным еще один дополнительный параметр, который помогает решить поставленную задачу. Таким образом, после построения всех цепных схем изменим уровень проводимости / - и схемы в К а. [50]
Прочность связи газов с металлической поверхностью и каталитическая активность металлов, как правило, выше для rf - металлов, чем для s - p - металлов, и этому обстоятельству уделено много внимания. Доуден полагает, что быстро адсорбировать газы при температурах ниже комнатной могут только те металлы, которые имеют неполностью занятые rf - уровни. Считается, что образование - связей протекает с низкой энергией активации, что можно объяснить переходом электрона на пустой уровень и возникновением мулликеновской связи, основанной на переносе заряда. Связь не очень прочна, но она может переходить в более прочную d - s - p - съязъ. Однако для этого процесса требуется энергия активации, так что обычно он не протекает до тех пор, пока не достигаются более высокие температуры. Для образования rf-s - p - связей у s - yp - металлов необходимо возбуждение электрона и его переход на уровень проводимости; вследствие эндотермичности такого возбуждения эти связи оказываются слабыми. Исключение составляют специально активированные металлы ( например, медь), в которых электронные уровни изменены под влиянием дефектных структур. [51]
Примем, во-первых, что каждый атом кремния образует четыре одинаковые связи и находится в центре тетраэдра, образованного соседними атомами кремния. Каждая из гибридных орбичалеп перекрывается с аналогичной орби-талыо соседнего атома кремния, так что возникает пара молекулярных орбиталей: одна связывающая - - о-орбиталь, другая антнсвязыпающая - сг - орбнталь. На каждой из орбиталей находятся два электрона - - но одному от каждого атома кремния. И последнее приближение заключается в необходимости предположить, что молекулярные о-орбитали перекрываются, образуя о-зону Эта зона станет валентной зоной. Зона полностью заполнена, и, следовательно, в ней содержится по четыре электрона на один атом кремния. Примесные полупроводники - это материалы, уровень проводимости которых определяется содержанием легирующих компонентов. Кремний может стать примесным полупроводником, если и него снести элементы 111 или V групп периодической системы. Рассмотрим вначале влияние малых добавок трехвалентных элементов ( например, 10 - 2 ат. Пусть атомы галлия заметают атомы кремния в тетраэдрических узлах решетки типа алмаза, образуя твердый раствор замещения. У галлия лишь три валентных электрона, и при введении галлия в кремний должна образовываться одна электронодефн-дитная связь Ga-Si. [52]
 |
Типичные диаграммы энергетических уровней. [53] |
Рассмотрим принцип управления проводимостью применительно к германию, хотя то же самое в равной степени относится и к кремнию. Если к кристаллическому германию добавить определенное количество мышьяка или сурьмы, которые относятся к пятивалентным элементам, то их атомы образуют ковалент-ные связи с атомами германия. Так как только четыре валентных электрона могут образовать ковалептные связи с окружающими атомами германия, то пятый валентный электрон остается свободным. Энергия, необходимая для отрыва этого пятого электрона от атома, составляет приблизительной 01 эв для германия ( 0 05эв для кремния) при низких уровнях концентрации. Таким образом, при комнатной температуре тепловая энергия электрона достаточна, чтобы он мог перейти на уровень проводимости. Отрыв одного валентного электрона оставляет атом мышьяка или сурьмы с положительным зарядом, равным по величине заряду электрона. [54]
Страницы: 1 2 3 4