Типи й особливості енергетичних зон

Кількість дозволених і заборонених зон, а також їх ширина залежать від типу кристала і способу заповнення електронних оболонок атомів кристала. Тому енергетичні спектри різних кристалів доволі індивідуалізовані.

Перелічимо деякі характерні особливості енергетичних спектрів електронів у кристалах.

1. Загальна кількість енергетичних зон велика, оскільки кожний дозволений енергетичний рівень ізольованого атома може перетворитися на дозволену енергетичну зону. Кількість електронів, що заповнюють ці зони, істотно менша за повну кількість підрівнів. Тому можливі «порожні» або частково заповнені зони.

2. Дозволені зони відокремлені забороненими зонами. Ширина обох типів зон може бути будь-якою. Зокрема, ширина забороненої зони може бути як дуже великою, так і дуже малою.

3. Не обов’язково, щоб кожна дозволена зона з’являлася в результаті розщеплення тільки одного дозволеного рівня. Цілком можливе «перекривання» сусідніх зон, утворених при розщепленні двох і більше рівнів. На рис. 4.21, як приклад, зобра­жено схему утворення верхніх енергетичних зон для кристала натрію.

4. Ширина зон, утворених внутрішніми електронами, не­велика. Вони звичайно цілком заповнені і не мають «колек­тивізованих» електронів. Тому ці зони ніяк не впливають на властивості кристала.

5. Найбільший інтерес становлять дозволені зони, утворені зовнішніми валентними електронами. Ці зони називають валентними. Деякі з таких зон можуть бути порожніми, а деякі заповненими цілком або частково.

6. Зони, заповнені частково, називають зонами провідності. У таких зонах електрон може легко перейти на найближчий вільний рівень, бо для цього йому достатньо змінити свою енергію тільки на . Але навіть у дуже слабких полях електрон легко набуває енергії .

7. Заповнена зона не може бути зоною провідності. Вона не має вільних рівнів. Найближча зона, де є незайняті рівні, відповідає першому збудженому стану ізольованого атома. При у цій зоні немає електронів, але вони там можуть з’явитися в результаті теплового або іншого збудження електрона. Саме ця зона і буде тепер зоною провідності. Однак для того, щоб потрапити в зону провідності, електрон має «перестрибнути» через заборонену зону, а для цього потрібна вже чимала енергія.

8. Спосіб заповнення енергетичних зон електронами схожий на спосіб заповнення електронних оболонок атома. Розглядають випадок і керуються принципом заборони Паулі. Тоді спочатку розміщуються електрони на найнижчих рівнях або в зонах, утворених внутрішніми електронами. Далі заповнюються вищі зони. І так «до останнього електрона».

Поиск по сайту: