АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Подвижность электронов

Читайте также:
  1. Влияние различных факторов на ширину запрещенной зоны и подвижность носителей
  2. Волновая функция электронов в кристалле
  3. ЗОННОЕ СТРОЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИКОВ, ПОЛУПРОВОДНИКОВ, МЕТАЛЛОВ; статистика электронов и дырок в твердом теле
  4. Интерференция электронов.
  5. Корпускулярно-волновая природа света и частиц. Волны де-Бройля и их свойства. Дифракция электронов и других микрочастиц
  6. Лавина электронов
  7. Подвижность и числа переноса ионов.
  8. Подвижность среды
  9. Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням
  10. Тема 1. Электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями
  11. ТЕМА 12. Исследование бактерий на подвижность

Подвижность электронов в твердых телах можно объяснить, рассматривая изменения волновой функции, возникающие при сближении изолированных атомов, когда происходит значительное перекрытие волновых функций. Некоторое перекрытие про­исходит уже при каком-то конечном расстоянии между атома­ми, однако оно становится заметным лишь тогда, когда меж­атомное расстояние достигает порядка 10 А или менее. Для элек­трона, находящегося в какой-то момент времени на орбите од­ного из атомов, существует конечная вероятность того, что он будет захвачен соседним атомом. Чем больше степень перекры­тия, тем больше вероятность миграции электрона от атома к атому. При межатомном расстоянии, соответствующем реаль­ным кристаллическим решеткам, перекрытие волновых функ­ций очень велико, так что электрон не может долго находиться на орбите данного атома и легко переходит к соседнему атому. Поскольку переходы электронов от атома к атому происходят быстро, рассматриваемые электроны следует считать принад­лежащими всему ансамблю атомов кристалла, а не отдельным атомам.

Волновые функции электронов, расположенных ниже валент­ной оболочки, сильнее локализованы вблизи ядра, чем волновые функции валентных электронов, поэтому степень перекрытия этих функций значительно меньше. Следовательно, внутренние элект­роны не участвуют заметным образом в процессах перехода от атома к атому.

Поскольку волновые функции электронов в кристалле облада­ют свойствами волновых функций электронов в свободном ато­ме, то и энергия электронов в твердом теле почти такая же, как в свободном атоме. Однако вследствие перекрытия волновых функ­ций в кристалле происходит переход электронов от атома к ато­му, что представляет собой перемещение электронов в простран­стве. Следовательно, этому процессу соответствует трансляцион­ный импульс и трансляционная энергия, которые добавляются к импульсу и энергии электронов свободных атомов (их также мож­но рассматривать с точки зрения квантовой химии как энергию диссоциации и энергию перехода).

Полная энергия электрона Еполн является суммой этих двух энер­гий:

Еполн = Еатомн + Етрансл, (1.32)

где Еатомн - энергия электрона на атомной орбите; Етрансл - ки­нетическая энергия перехода электрона от атома к атому.



Разумеется, Еатомн не равняется соответствующему энергети­ческому уровню электрона в свободном атоме, так как волновые функции электронов в атомах в твердом теле искажены по срав­нению с функциями электронов свободных атомов. В общем слу­чае Еатомн меньше энергии электрона в свободном атоме, что оче­видно из того факта, что атомы при образовании твердого тела притягиваются друг к другу.

Во многих случаях Еатомн для како­го-либо трансляционного движения примерно совпадает с Еатомн для любого другого трансляционного движения. Это следует из того факта, что атомная орбита электрона при медленном переходе от атома к атому почти совпадает с орбитой при быст­ром переходе. С учетом переходов энергетические уровни различ­ных электронов в кристалле можно легко изобразить схематичес­ки (рис. 1.6).

Е
Рис. 1.6. Энергетические уровни частично заполненной зоны
Е=0
Свободные уровни
Занятые уровни
Еmax
Ef
Еатомн

Состояние, обозначаемое Еатомн должно быть наинизшим энер­гетическим состоянием, так как Етрансл всегда положительна. Уровни энергии электронов, обладающих трансляционной энергией, рас­положены выше Еатомн.

 

Эти электроны находятся на уровнях, на­званных на схеме занятыми. Энергия электронов с наивысшей скоростью трансляционного движения называется энергией Фер­ми Еf.Выше энергии Ферми существует область возможных состо­яний, соответствующих трансляционному движению вплоть до не­которого наивысшего уровня с энергией Етах, называемого по­толком энергетической зоны. Наличие максимальной энергии Етах следует из того факта, что в зоне содержится всего Ngуровней. Если кроме чисто атомного состояния электрона, расположенно­го на дне зоны, добавлены Ngтрансляционных состояний, то число уровней исчерпано и больших значений энергии в зоне быть не может.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)