Электрон валентный

Экситонное поглощение. До сих пор мы рассматривали поглощение света, приводящее к образованию свободных электронов и дырок. Однако возможен и другой механизм поглощения, при котором электрон валентной зоны переводится в возбужденное состояние, но остается связанным с образовавшейся дыркой в водородоподобном состоянии. Энергия образования такого возбужденного состояния, называемого экситоном, меньше ширины запрещенной зоны, поскольку последняя есть не что иное, как минимальная энергия, требуемая для создания разделенной пары. Экситон может перемещаться в кристалле, но фотопроводимость при этом не возникает, так как электрон и дырка движутся вместе. Экситоны могут достаточно легко возникать в диэлектриках, так как D них кулоновское притяжение электрона и дырки значительно. В полупроводниках это притяжение мало и поэтому энергия связи экситона также мала. Вследствие этого экситонные орбиты охватывают несколько элементарных ячеек кристалла (радиус орбиты -"15 нм). В металлах экситонное поглощение очень маловероятно. [c.310]

Иное дело в случае, изображенном на рис. 6.11, б. Если ширина запрещенной зоны Af порядка (или менее) нескольких электрон-вольт, то за счет теплового возбуждения часть электронов валентной зоны совершает квантовый переход в зону проводимости чем выше температура, тем чаще происходят такие переходы. В результате возникают электроны в ранее пустовавшей зоне проводимости проводящие свойства кристалла радикально изменяются — диэлектрик превращается в полупроводник. Число электронов в зоне проводимости существенно зависит от температуры. Обычно оно таково, что газ электронов проводимости можно считать невырожденным, зависимость v(e) для него описывается кривой в на рис. 6.7. Одновременно с появлением электронов в зоне проводимости возникают свободные состояния в валентной зоне иначе говоря, возникают дырки. Газ дырок, как и газ электронов проводимости, является обычно невырожденным. Заметим, что понижение температуры не приводит к вырождению этих газов, так как с понижением температуры уменьшается число электронов в зоне проводимости и соответственно дырок в валентной зоне при абсолютном нуле полупроводник превратится в диэлектрик. В переносе тока в полупроводнике участвуют как электроны проводимости, так и дырки. [c.144]

В отличие от металлов полупроводники имеют довольно сложный спектр оптического поглощения. В металле фотоны поглощаются электронами проводимости, совершающими переходы внутри энергетической зоны. Поэтому спектр поглощения металла непрерывен металлы поглощают излучение любой частоты. В полупроводниках фотоны могут поглощаться электронами валентной зоны (с последующим переходом в зону проводимости или на примесные уровни, находящиеся внутри запрещенной зоны), электронами на примесных уровнях (с переходом в зону проводимости или на другие примесные уровни), электронами проводимости (с последующими внутризонными переходами). Переходам электронов из валентной зоны в зону проводимости отвечает так называемая полоса собственного поглощения полупроводника она характеризуется наиболее высоким коэ-ф-фициентом поглощения. Частота о) р, соответствующая [c.164]

В полупроводниках надо учитывать электрон-фононные и электрон-примесные столкновения, однако решающую роль играют столкновения фотоэлектрона с электронами валентной зоны. Специфика этих столкновений состоит в том, что валентному электрону должна передаваться сразу большая порция энергии — не менее ширины запрещенной зоны Д . При этом валентный электрон переходит в зону проводимости, рождается пара электрон проводимости и дырка. Рассматриваемый процесс называют ударной ионизацией-, энергия, передаваемая фотоэлектроном валентному электрону, называется энергией ударной ионизации. Одного акта ударной ионизации может оказаться достаточно для того, чтобы фотоэлектрон утратил возможность участвовать в фотоэмиссии. [c.170]

Квантовый выход внутреннего фотоэффекта. Предположим теперь, что полупроводник освещается монохроматическим светом, частота которого выше пороговой частоты для внутреннего фотоэффекта. Последняя определяется шириной запрещенной зоны в собственных полупроводниках и энергией ионизации донорных или акцепторных примесей в примесных полупроводниках. При поглощении фотонов электронами валентной зоны или примесных уровней будут происходить соответствующие квантовые переходы, приводящие к образованию дополнительных (неравновесных) носителей заряда, которые и обусловливают фотопроводимость. [c.176]

Чтобы понять принципы этого противоречия, рассмотрим более тщательно тепловое возбуждение электронов (валентных) металла. Согласно оценкам по формуле (3. 26) электроны занимают вое энергетические уровни в зоне вплоть до уровня Ферми Ер 5 эВ. В основном состоянии эти уровни (ниже уровня Ферми) заняты, поэтому при любом механизме возбуждения электрона энергия должна быть достаточно большой, чтобы перебросить электрон на один из свободных уровней, лежащих выше уровня Ферми (см. пояснение к формуле (3.27). [c.124]

Действие солнечной батареи основывается на возбуждении электронов валентной зоны при освещении кристаллического твердого тела солнечным светом. [c.606]

Энергетические уровни (локальные уровни) донорных примесей при малой концентрации располагаются в запрещенной зоне, вблизи от зоны проводимости и отделены от нее узкой полосой значений энергии 1 д. Энергия W ионизации донора — минимальная энергия, необходимая для перевода электрона с донорного уровня в зону проводимости (рис. 13.1, б). Введение акцепторов сопровождается образованием локальных уровней, приподнятых над валентной зоной на величину (рис. 13.1, в), которая представляет собой минимальную энергию, необходимую для перевода электрона, валентной зоны на локальный акцепторный уровень. Заметим, что в энергетической диаграмме по оси ординат откладываются значения энергии электрона, тогда как абсцисса на диаграмме масштаба не имеет. [c.173]

Экранирования величина 51, 136, 310 Электрон валентный 44, 49 Электроны эквивалентные 171, 184, 290 Энергия атома водорода 19, 32, 100, 123 --гелия 152, 158, 161 [c.640]

Мгновенный ток, создаваемый одним электроном, движущимся со скоростью V, равен I = —qv. Допустим, что таким электроном является электрон, состояние которого характеризуется волновым вектором ks (рис. 5.7) и скоростью v . Результирующий ток, создаваемый всеми электронами валентной зоны, I = —qy s, где сум- [c.156]

Таким образом, суммарный ток всех электронов валентной зоны, имеющей одно вакантное состояние, эквивалентен току, обусловленному движением в ней одной частицы с положительным зарядом - -q, помещенной в это состояние. Такая фиктивная частица называется дыркой. Приписывая ей положительный заряд, численно равной заряду электрона q, мы должны приписать ей и положительную эффективную массу численно равную отрицательной эффективной массе электрона ш, ранее занимавшего данное вакантное состояние у потолка валентной зоны, так как только в этом случае ток, созданный дырками, будет совпадать как по величине, так и по направлению с током, созданным электронами почти целиком занятой зоны. [c.156]

При повышении температуры часть электронов валентной зоны приобретает кинетическую энергию, достаточную для перехода из валентной зоны в зону проводимости кТ > A1F). Энергетические уровни зоны проводимости начинают заселяться электронами, а на месте, освободившемся в валентной зоне после перехода электронов в зону проводимости, образуется дырка, которая по своему поведению в электрическом поле эквивалентна положительному заряду. В случае приложения к полупроводнику [c.56]

Механизмы поглощения в полупроводнике могут быть различными. В одних случаях оно связано с межзонными переходами, когда электрон валентной зоны при поглощении кванта энергии hv переходит в зону проводимости. Возможны прямые и непрямые переходы. При прямых переходах hv > где [c.225]

Ионная связь обусловлена электростатическим притяжением между противоположно заряженными ионами и образуется при сближении атомов, имеющих существенно различное сродство к электрону валентные электроны атома с меньшим сродством переходят к другому атому, а образовавшиеся при этом ионы притягиваются и дают ионное соединение. [c.17]

Электронное строение атомов при сближении в кристалле претерпевает существенные изменения. Энергетические подуровни превращаются в зоны, которые, перекрываясь, делают возможным обмен и обобществление валентных электронов. Плотность заполнения электронами валентных зон определяет электрические и тепловые свойства. [c.16]

В металлах, где внешние электроны коллективизированы и образуют электронный газ, внешние электроны валентных с-связей образовывать, естественно, не могут. Представляет интерес рассмотреть возможность участия в межатомных связях остовных электронов 154, 55]. Наиболее простое электронное строение имеют ще- [c.16]

При температуре абсолютного нуля и в отсутствие внешнего воздействия на полупроводник акцепторные уровни свободны от электронов. По мере повышения температуры электроны валентной зоны будут заполнять эти локальные уровни при одновременном образовании в валентной зоне соответствующего числа дырок (рис. 7.7, переходы /). Вместе с тем возможны и переходы 2, при которых образуется пара свободных носителей электрон—дырка. [c.53]

У ряда полупроводников за счет поглощения кванта света возможно такое возбуждение электрона валентной зоны, которое не сопровождается переходом его в зону проводимости, а образуется связанная система электро н—д ы р-к а, перемещающаяся в пределах кристалла, как единое целое. Эту систему называют экситоном. [c.83]

ЧТО упомянутого правила отбора по к электроны могут переходить из зоны в зону независимо друг от друга, так что большая инверсия заселенности может быть создана, если мы только переведем достаточную часть электронов в верхнюю зону, т. е. в зону проводимости. Экспериментально такая инверсия заселенности может быть получена путем облучения кристалла пучком электронов с достаточно высокой энергией. В результате электроны валентной зоны выбиваются в зону проводимости, где они собираются на ее дне. В большинстве практических приложений используются, однако, другие механизмы накачки. Если имплантировать в кристалл примесные центры, то не только создаются новые энергетические уровни, но также сдвигаются валентная зона и зона проводимости. Когда в различные области кристалла введены различные сорта [c.58]

С точки зрения электронной теории металлическое твердое тело состоит из положительных ионов, погруженных в среду, образованную валентными электронами. Валентные электроны непрерывно движутся внутри кристалла и связывают атомы или ионы друг с другом. Поведение электронов в металле определяет его струк-туру. [c.128]

В результате взаимодействия элементов в этом случае атом металла отдает электроны (валентные) и становится положительным И01И0М, а атом металлоида принимает электроны на свою внешнюю оболочку и становится отрицательным ио-ном. В решетке химического соединения такого типа элементы удерживаются электростатическим притяжением. [c.99]

Но ядра осуществляют свое медленное движение в поле, которое создано не мгновенным расположением электронов, а некоторым средним по времени пространственным расположением, поскольку электрон (валентный) успевает многократно пробежать все точки своей траектории за время заметного смещения ядер. Поэтому из выражения (2. 1) выпадают слагаемые, описывающие кинетическую энергию ядер и взаимодействие ядео между собой. Действительно, кинетическая энергия ядер обращается в нуль, а энергия взаимодействия ядер представляет собой константу, которую путем выбора начала отсчета энергии можно обратить в нуль. Учитывая сделанные приближения, запищем выражение для гамильтониана, который обозначим через Йе и будем называть гамильтонианом электронов [c.48]

Солнечные батареи. Действие солнечной батареи основано на возбуждении электронов валентной зоны кристаллических тел при освещении тела солнечным светом. В солнечных батареях используются полупроводниковые материалы (рис. 8.53). При столкновении фотона с электроном, происходящем в тонком слое полупроводника р-типа, освобожденный электрон диффундирует в глубь кристалла, где находится полупроводник п-типа, а образовавшаяся в р-полупроводнике дырка перемещается в противоположном направлении. Если толщина слоя полупроводника р-тип2 меньше длнны диффузии электронов (равной примерно 10" см), то во внешней цепи возникает электрический ток, значение которого тем больше, чем больше площадь освещаемой поверхности. Наиболее часто в солнечных батареях используют кремний, легированный в микроскопических количествах бором, с тем чтобы обеспечить проводимость для положительно заряженных дырок, и фосфором (для проводимости электронов). [c.575]

Однако с повышением температуры вследствие термического возбуждения электронов валентной зоны часть из них приобретает энергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны и перехода в зону проводимости (рис. 5.6, б). Это приводит к появлению в зоне проводимости свободных электронов, а. в валентной зоне — свободных уровней, на которые могут переходить электроны этой зоны. При приложении к кристаллу внешнего поля в нем возникает направленное движение электронов зоны проводимости и валентной зрны, приводящее к появлению электрического тока. Кристалл становится проводящим. Чем меньше ширина запрещенной зоны и выше температура, тем больше электронов переходит в зону проводимости и тем выше должна быть электропровод- [c.154]

Рис. 5.6. Зонная структура собственного полупроводника а—при абсолютном нуле валентная эона укомплектована электронами полностью, зона проводимости пустая 6 — при температуре, отличной от абсолютного нуля, часть электронов валентной зоны переходит п зону проводимости и в валентной зоне появляются дырки е — энергия дна зоны проводимости Ей — энергия потолка валентной зоны

Проводимость полупроводников является проводимостью бозбуо/сдсннвй она появляется под воздействием внешнего фактора, способного сообщить электронам валентной зоны энергию, достаточную для переброса их в зону проводимости. Такими факторами могут быть нагревание полупроводников, облучение их светом и другим ионизирующим излучением. [c.155]

Область низких температур. Средняя энергия тепловых колебаний атомов решетки кТ всегда значительно меньше ширины запрещенной зоны Eg, вследствие чего эти колебания при низких температурах дают очень малый темп возбуждения электронов валентной зоны и переброса их в зону проводимости. Так как для возбуждения и переброса в зону проводимости электронов с донор-ных уровней (рис, 6.4, а) требуется энергия д, примерно в 100 раз меньшая Eg, то электроны в зоне проводимости появляются в этом случае практически только за счет ионизации доиорных атомов. Поэтому можно считать, что их концентрация = Л д — Пд, где Л д — концентрация донорных атомов Пд — число электронов, оставшихся на донорных уровнях Л д — Пд — число электронов,, перешедших с донорных уровней в зону проводимости. [c.164]

Примесями могут быть различные вещества, например в кристалле германия могут содержаться мышьяк, сурьма, инднй и др. Примеси имеют свои энергетические уровни. Различают примеси донорные и акцепторные. Донорные примеси имеют энергетические уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости. В связи с этим уже при сравнительно низкой температуре энергия теплового возбуждения электронов достаточна для перехода их с уровня примеси в зону проводимости, что приводит к возрастанию в пей концентрации электронов и увеличению электропроводности полупроводника. Акцепторные примеси имеют уровни, располагающиеся в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Электроны валентной зоны легко переходят на акцепторный уровень, оставляя в валентной зоне дырки, которые также участвуют в электропроводности. [c.57]

О.-э. происходит не только в изолиров. атомах, но и в молекулах (число оже-линий значительно возрастает), а также в твёрдых телах. В последнем случае наряду с переходами между внутр. уровнями энергии наблюдаются переходы с участием электронов валентной зоны, причём ширина зоны и плотность состояний в ней влияют на форму оже-линий. Изучение эперготич. структуры и осуществление хым. анализа вещества — предмет оже-спектроскопии. [c.401]

Для обозначения оже-переходов применяют правило если первичная вакансия находилась в электронном А-слое, её заполнение произошло путём перехода электрона из L-слоя, а энергия была передана электрону Л/-слоя, то оже-электрон иаз. AiAi-3.ireKTpoH0M (так же обозначают и соответствующий переход и оже-ли-нию в спектре). Переходы с участием электронов валентной зоны обозначают буквой V (напр., переход LVV). [c.401]

Магнитные свойства полуметаллов. Все П.— диа-магвегихи. Определяющий вклад в величину магв. восприимчивости X вносят электроны валентной зовы. Малость т обусловливает большое значение х, к-рая для П. достигает макс, значения среди всех известных днамагнетиков (исключая сверхпроводники, у к-рых 1X1 = [c.35]

Особый интерес представляет эмиссионный переход атома при заполнении внутр. вакансии электроном валентной оболочки атома, если она заполнена частично, т. е. когда в ней имеются вакансии. Так, при наличии вакансии на ЙГ-уровне, заполняемой электронами с валентного Мз в-уровня, йГ-электрон в процессе поглощения может быть заброшен на вакансию Д/4 (-уровня, а один из электронов этого же уровня заполняет йГ-ва-кавсию, т. е. абсорбционный и эмиссионный переходы взаимно обратны, и энергия поглощаемого фотона равна энергии испускаемого фотона (линия ЙГР(). С возрастанием 2 оболочка ( полностью заполняется и поглощение возможно лишь при забрасывании Я-элек-трона в более удалённую оболочку, где имеются вакансии. Т. о., при возрастании 2 атом, у к-рого впервые энергия поглощаемого фотона (края поглощения) превысит энергию фотона йГР(-линии, имеет заполненную Мз (-оболочку. Если для свободных атомов эта оболочка впервые заполняется у Си (2 = 29), то в твёрдом теле такое заполнение происходит только у Се (2 = 32). Т. о., Р. с. позволяют получить полную картину заполнения электронных оболочек атома в твёрдых телах при возрастании 2. [c.363]

Для полупроводников величина У определяется рассеянием энергии фотоэлектронами при их движении к границе раздела. В случае слаболегированньгх полупроводников электронов проводимости мало и осн. механизмом рассеяния энергии фотоэлектронов является взаимодействие их с электронами валентной зоны (ударная ионизация) и с фононами. Скорость рассеяния энергии фотоэлектронами и глубина, из к-рой они могут выйти в вакуум (глубина выхода), зависят от величины X и от соотношения х и Если Х> в. то кинетич. энергия фотоэлектронов в полупроводнике превышает и фотоэлектроны могут рассеять свою энергию на ударную ионизацию (генерацию электронно-дырочных пар). В таком процессе фотоэлектроны рассеивают сразу значит, часть энергии и могут потерять возможность выйти в вакуум. В результате глубина выхода фотоэлектронов мала, а электрон/ фотон (рис. 2). [c.365]

В структурах алмаза, кремния, германия и алмазоподобных соединений сильным ковалентным <т-связям вдоль направлений <111> отвечают максимальные значения модулей упругости Еиь Однако, в отличие от металлов, для этого класса материалов наиболее важны не механические, а электрофизические свойства. Определение пoJ y пpoвoдникa трудно представить до рассмотрения электронной зонной теории кристаллических твердых тел. Можно сказать, что полупроводники - это изоляторы, в которых запрещенная зона между состояниями валентных электронов (валентная зона) и электронными состояниями, ответственными за электропроводность (зона проводи.мости), значительно меньше, чем в обычных изоляторах, и может быть преодолена при наличии определенных условий, например, с помощью теплового возбуждения. Поэтому, в отличие от металлов, электропроводность пoJTV пpoвoдникoв растет с температ рой. [c.46]

Gamma stru ture — Гамма-структзгра. Структурно аналогичные фазы или электронные составы, имеющие отношения 21 электрона валентности к 13 атомам. Это обычно большая, комплексная кубическая структура. [c.967]

Основной объем вычислений при нахождении коэффициентов Рутана составляет вычисление интегралов (78)-(80). Поэтому в различных полуэмпирических методах используются приближения, в которых многие из них равны нулю. Кроме того, рассматривают не все электроны системы, а лишь некоторую их совокупность, например валентные электроны (валентное приближение) или электроны, входящие в я-системы. Ограничивают также число членов разложения (75). Например, при рассмотрении молекул с насыщенными связями можно в качестве МО брать лишь ком-54 [c.54]

Большинство иолуэмпирических методов основано на валентном приближении, явно учитывающе. г лишь электроны валентной оболочки атомов, входящих в молекулу или кристалл. Можно допустить, что волновые функции остова свободного атома сохраняются без существенного изменения и в кристалле. В то же время волновые функции валентных электронов кристалла можно записать в такой форме, что будет выполняться требование ортогональности собственных состояний. Эта вводимая с самого начала ортогонализация является характерной чертой метода ортогонализированных плоских волн (ОПВ), широко применяемого в теории энергетических зон и стимулировавшего развитие метода псевдопотенциала. Как известно, истинный потенциал можно заменить в области ионного остова более простым эффективным потенциалом (псевдопотенциалом), приводящим вне остова к таким же волновым функциям, какие дает истинный потенциал. Требование ортогональности собственных состояний в методе псевдопотенциала значительно сокращает число членов при разложении волновой функции валентного электрона по плоским волнам. [c.138]

Введение в собственный полупроводник определенных количеств примесей делает его примесным. Электрические свойства таких полупроводников в определенном температурном интервале определяются количеством и природой примесей, введенных в кристалл. Добавление примесей обусловливает появление примесных зон или отдельных уровней в пределах запрещенной зоны. Заме-щенже атома растворителя атомом примеси с меньшим числом валентных электронов приводит к появлению уровней вблизи потолка валентной зоны. Электроны валентной зоны могут возбуж- [c.262]

Диэлектриками являются неионизованные газы, а также жидкости и твердые тела, характеризующиеся полностью заполненной электронами валентной зоной и полностью свободной зоной проводимости. Если термического возбуждения электронов на уровни зоны проводимости не происходит, то такие вещества ведут себя как изоляторы. При малой энергетической щели Д Е или при большей температуре эти вещества ведут себя как полупроводники. Диэлектрики и полупроводники, в отличие от металлических проводников, экспоненциально уменьшают объемное сопротивление при повышении температуры. [c.320]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...