Занятые уровни

Cтраница 4

Очевидно, что модели, подходящие для предсказания полных энергий, могут оказаться менее адекватными для расчетов плотностей зарядов. В расчетах полных энергий могут усредняться ошибки, относящиеся к индивидуальным электронным уровням, в то время как распределение зарядов более чувствительно к правильности выбора волновых функций наивысших занятых уровней. [46]

Все электроны стремятся занять наиболее низкие энергетические уровни, как самые устойчивые. Поэтому они попарно заполняют дозволенные энергетические уровни начиная от дна потенциальной ямы. Число занятых уровней имеет тот же порядок, что и концентрация свободных электронов в металле. На рис. 42.2 эти уровни окрашены. Из рисунка видно, что работу А выхода электрона из металла нужно отсчитывать не от дна потенциального ящика, как в классической теории, а от верхнего из занятых электронами энергетических уровней - уровня Ферми. [47]

На рис. 25.1 видно, что Is -, 2s -, 2p -, 3s - и Зр-уровни во всех известных атомах расположены в нормальной последовательности. Эти орбитали заполняются электронами в атомах от Н до Аг в том же порядке. По мере заполнения этих орбиталей энергия высших и еще не занятых уровней изменяется за счет экранирующего влияния первых восемнадцати электронов, однако такое влияние по-разному сказывается на разных орбиталях. В частности, энергия Sd-уров-ней, заметно проникающих в глубь электронного остова аргона, мало уменьшается по мере приближения к электронной конфигурации аргона. В то же время 4s - и 4р - орбитали, особенно первая из них, почти не проникают в глубь электронного остова аргона, и их энергия изменяется значительно. Поэтому при переходе от аргона к калию и кальцию электронная система аргона дополняется электронами на 45-орбитали, так что ее уровень ниже уровня 3d - op - битали. При введении двух дополнительных электронов заряд ядра также возрастает на две единицы. Этот процесс продолжается до тех пор, пока Sd-оболочка не будет полностью заселена электронами. Тогда возникает Zn с конфигурацией [ Ar ] 4s23d10, и теперь уже низшими по энергии становятся 4р - орбитали. Заполнение этих орбиталей происходит у последующих шести элементов. [48]

Поведение дефектов определяется разностью чисел валентных электронов примесного атома F и замещаемого атома. Если число валентных электронов F больше, то он является донором и создает занятые уровни в верхней части запрещенной зоны, а если оно меньше, то F является акцептором и создает пустые уровни в нижней части запрещенной зоны. При этом количество электронов, которое может быть отдано или принято, и тем самым количество уровней в запрещенной зоне, равно разности чисел валентных электронов. Когда атом примеси и замещаемый атом имеют одинаковые количества валентных электронов, атом примеси может создавать как пустой уровень выше середины запрещенной зоны, так и заполненный уровень ниже середины запрещенной зоны или оба эти уровня одновременно. Уровни, расположенные вне запрещенной зоны, в общем могут не наблюдаться. [49]

Влияние ассоциации на положение энергетических уровней не ограничивается уровнями внутри запрещенной зоны. При ассоциации могут также изменяться положения уровней, расположенных за пределами запрещенной зоны. При этом пустые уровни, первоначально находящиеся в зоне проводимости или над ней, и занятые уровни, расположенные в валентной зоне или под ней, смещаются внутрь запрещенной зоны. [50]

Величина тока иллюстрируется шириной заштрихованной области на рис. 4.7.) Таким образом, в отличие от обычного р-п перехода обратный ток туннельного перехода очень велик. В прямом направлении смещение уровня Ферми происходит таким образом, что против свободных уровней в валентной зоне р-области появляются занятые уровни зоны проводимости - области. [51]

Это явление вызвано весьма сильным искривлением зон проводимости в InSb и InAs, в результате чего вырождение наступает при относительно низких концентрациях электронов. В этом случае рассматриваемые материалы ведут себя в некоторой степени аналогично металлам, но имеют гораздо меньшую концентрацию электронов. Осциллирующее магнетосопротивление имеет ту же природу, что и эффект де Хааса - ван Альфена, а именно оно характеризуется постепенным сокращением числа занятых уровней Ландау по мере увеличения напряженности магнитного поля. Для наблюдения осциллирующего магнетосопротивления в поле Я следует удовлетворить двум противостоящим условиям. Ввиду очень малых эффективных масс электронов в InSb и InAs - типа эти два условия одновременно удовлетворяются при достижимых магнитных полях. [52]

Мы не можем вычислить АЕ из уравнения ( 30) для какого-нибудь конкретного случая, так как не знаем значений параметров z и z, которые определяют ДЕК. Такой же будет величина АЕ, если энергия делокализации равна нулю. Так как р - 1 эв, то, по-видимому, может образоваться достаточно прочная метал-лоподобная поверхностная связь, если уровень энергии валентного электрона инородного атома попадает в пределы занятых уровней в кристалле. Отметим, что такое расположение энергетических уровней не имеет места для водорода и щелочных металлов, У натрия, например, дно зоны проводимости расположено приблизительно при - 0 6 рид -, а уровень водорода, конечно, при - 1 рид. Очевидно, что образование металлопо-добной поверхностной связи в этой системе должно быть связано с очень большой положительной энергией делокализации. В случае никеля образование такой связи возможно, так как здесь дно зоны проводимости расположено приблизительно при - 0 9 рид. Кроме того, имеется низколежащая узкая частично заполненная d - зопа с высокой плотностью состояний и вследствие этого средняя энергия электронов в твердом теле ненамного выше дна зоны проводимости. Таким образом, энергия делокализации невелика. Для меди положение аналогично, за исключением того, что здесь d - зопа целиком заполнена и s - зо-на, которая перекрывает ее, заполнена до уровня приблизительно на 0 15 рид выше потолка d - зоны. Следовательно, средняя энергия электронов меди и энергия делокализации, вероятно, больше, чем в случае никеля. [53]

Квантовая теория отвечает на этот вопрос отрицательно. Отсутствие электрического тока в этом случае объясняется симметричным движением носителей тока в противоположных направлениях. Квантовая теория приводит к выводу, что нарушение этого симметричного движения внешним полем оказывается возможным лишь в том случае, если энергетическая зона не целиком заполнена. Носители тока, ускоряемые внешним полем, переходят на высшие, на занятые уровни этой зоны, и электрический ток должен протекать по идеальному кристаллу без омического сопротивления. Акт рассеяния является неупругим, и энергия, накопленная носителем тока во внешнем электрическом иоле на длине свободного пробега, передается при этом акте решетке в виде тенла. [54]

Каждая зона содержит столько состояний, сколько имеется элементарных ячеек в кристалле, и обладает обычно шириной порядка нескольких электроновотьт. В известном смысле здесь имеется тесное соответствие между отдельными зонами как одиночными элементами и атомными или молекулярными уровнями. Зоны можно рассматривать как результат размазывания атомных уровней при образовании твердого тела из атомов. Полосы уровней могут быть отделаны друг от друга, и в этом случае полный спектр уровней состоит ив квавинепрерьгоных областей, разделенных промежутками или полосами запрещенных уровней, как показано на рис. 7 - 7 в, где нижняя разрешенная зона энергии лишь частично заполнена и электроны могут занять имеющиеся там разрешенные состояния, лишь незначительно Отличающиеся по энергии от уже занятых уровней этой зоны. [55]

Как видно из рисунка, область существования кислот и оснований в муравьиной кислоте заметно сжата по сравнению с метанолом и водой. Интервал устойчивости в первом растворителе составляет только 0 52 эв, в то время как в воде он достигает 1 03эв и в метаноле 1 16 эв. К сожалению, положение полос ( интервалов) устойчивости в этих растворителях относительно друг друга не может быть установлено точно. В этом состоит причина того, почему не создана единая шкала кислотности. На рис. VII.1 потенциалы занятых уровней протона в молекулах Н2О, СН3ОН и НСООН были произвольно приняты равными нулю в растворителях - вода, метанол и муравьиная кислота, соответственно. [56]

Схема образования энер - Заполнение электронами МО. [57]

В кристалле какого-нибудь щелочного металла, например калия, атомные орбитали внутренних электронных слоев практически не перекрываются. Можно считать, что в этом случае непрерывная энергетическая зона создается только за счет орбиталей внешнего электронного слоя и заполняется электронами этого слоя. В кристалле, содержащем N атомов, из исходных атомов s - орбиталей внешнего слоя образуется энергетическая зона, состоящая из N уровней. Совокупность этих занятых валентными электронами уровней называется валентной зоной. В рассматриваемом случае валентная зона занимает лишь половину имеющихся энергетических уровней. Здесь в непосредственной близости хот верхних занятых уровней имеются свободные уровни, на которые могут переходить электроны под действием электрического поля. Это и создает возможность переноса тока электронами - обеспечивает электропроводность металла. [58]

Схема образования энсрге - Заполнение электронами МО. [59]

В кристалле какого-нибудь щелочного металла, например калия, атомные орбитали внутренних электронных слоев практически не перекрываются. Можно считать, что в этом случае непрерывная энергетическая зона создается только за счет орбиталей внешнего электронного слоя и заполняется электронами этого слоя. В кристалле, содержащем N атомов, из исходных атомных s - орбиталей внешнего слоя образуется энергетическая зона, состоящая из А / уровней. Совокупность этих занятых валентными электронами уровней называется валентной зоной. В рассматриваемом случае валентная зона занимает лишь половину имеющихся энергетических уровней. Здесь в непосредственной близости от верхних занятых уровней имеются свободные уровни, на которые могут переходить электроны под действием электрического поля. Это и создает возможность переноса тока электронами - обеспечивает электропроводность металла. [60]

Страницы: 1 2 3 4 5