Возникновение - дырка
Cтраница 3
Начнем с узкой зоны или набора таких зон, полученных в одноэлектронном приближении. Затем включим в рассмотрение взаимодействие между электронами, обозначив через С энергию, необходимую для того, чтобы свести на одном узле два электрона с противоположными спинами. Величину С часто называют энергией Хаббарда. Разумеется, сближение двух электронов с противоположными спинами затруднено в силу принципа Паули или, точнее, вследствие возникновения фермиевской дырки ( разд. [31]
В случае германия примесями первого вида служат элементы пятой группы, например, мышьяка с 5 электронами на внешней оболочке. При замещении германия мышьяком его четыре электрона образуют валентные связи с четырьмя соседними атомами германия. Пятый электрон внешней оболочки мышьяка не может образовать связи с ближайшими атомами и поэтому он легко освобождается. Для этого требуется ничтожно малая энергия - 0 013 эв. Появление свободного электрона в этом случае не сопровождается возникновением дырки, так как ни одна из связей не нарушается. Атом мышьяка приобретает, положительный заряд, но он не может, перемещаться. [32]
 |
Молярные электропроводности ионов в бесконечно разбавленных водных растворах при 25 С. [33] |
Из табл. 5.1 видно также, что катионы и анионы одинакового заряда отличаются молярными электропроводностями, которые зависят от природы ионов. Обращает на себя внимание высокая подвижность ионов водорода и гидроксида. Это связано с переносом протона по туннельному механизму между Н30 - РЬО. Аномально высокая электропроводность протонов наблюдается также в спиртах и в безводной серной кислоте. Высокую электропроводность в водных и спиртовых растворах имеют и ионы гидроксида, что объясняется возникновением протонных дырок. [34]
Рассмотрим теперь слабовозбужденные квантовые состояния изотропной ферми-жидкости. Их энергия должна мало отличаться от энергии основного состояния. Всякое возбужденное состояние может быть получено из основного путем последовательного перевода частиц из внутренней части ферми-сферы наружу. При каждом таком элементарном акте, или, иначе говоря, элементарном возбуждении, получается состояние, отличающееся от исходного появлением частицы, имеющей импульс р рр, и возникновением дырки в ферми-сфере, где р рр. Каждое элементарное возбуждение имеет спин Vj. Элементарные возбуждения всегда образуются парами. [35]
Это означает, что область кристалла, расположенная вокруг вакантного узла, является как бы ловушкой для электронов. Сам атом в междуузлии может вести себя как донорная примесь, отдавая электрон в зону проводимости. Эти предположения заслуживают серьезного внимания, так как ход постоянной Холла и удельного сопротивления обнаруживает хорошее совпадение с предсказанным на основе таких представлений. Можно все же показать, что распределение энергетических уровней в электронном германии таково, что преобладает процесс образования акцепторов. В начале процесса облучения образуются акцепторные уровни, происходит захват электронов, причем соответственно уменьшается их число в зоне проводимости и наблюдаемое удельное сопротивление увеличивается. Дальнейшее облучение образца приводит к появлению в нем избыточного числа акцепторных центров, что, в свою очередь, обусловливает возникновение дырок и, следовательно, происходит л - / - обращение. Продолжение облучения просто увеличивает число дырок, и удельное сопротивление германия р-типа падает. Нетрудно видеть, что такое изменение величины и типа проводимости германия согласуется с экспериментом. Несколько отличное поведение кремния можно объяснить различием в положении энергетических уровней, возникающих в нем в процессе облучения. Поведение кремния с проводимостью я-типа при облучении очень напоминает поведение электронного германия. Что же касается кремния р-типа, то в нем имеется некоторое число незаполненных энергетических уровней, которые захватывают электроны, образующиеся в результате облучения. [36]
Если число электронов проводимости очень мало, то ситуация похожа на ту, что мы имеем в полупроводниках, где возникают связанные экситонные состояния ( см. особенно разд. Действительно, вероятность того, что дырка перепрыгнет на соседний атом, очень мала, так как исчезающе мала степень перекрытия волновых функций внутренних оболочек различных атомов. Но с ростом концентрации электронов проводимости надо ожидать, что в результате экранирования эффективное взаимодействие между электроном и дыркой будет быстро уменьшаться. Существует, однако, другой эффект, впервые отмеченный в работе [54], который препятствует уширению экситонных линий. Соответствующий потенциал возмущения дается разностью атомных потенциалов до и после возникновения дырки. [37]
Страницы: 1 2 3