Состояния электрона в кристаллической решетке

Состояние электрона в кристаллической решетке [c.59]

Чаще всего примитивные векторы элементарных трансляций а, Ь, с не ортогональны. Математический анализ явлений, связанных с кристаллическим состоянием, и в частности дифракции рентгеновских лучей и электронов в кристаллических решетках, сильно упрощается с помощью введенного Дж. В. Гиббсом понятия об обратной решетке. Векторы элементарных трансляций обратной решетки а, Ь, с выражаются через примитивные векторы элементарных трансляций прямой решетки посредством следующих уравнений (рис. 2.41, 2.42) [c.67]

В N квантовых состояниях зоны может находиться не более 2N электронов. Поэтому в S-зонах может находиться 2N электронов, если N-общее число атомов в кристаллической решетке. Для расчета числа электронов в Р-зонах необходимо принять во внимание, что в изолированном атоме Р-уровень является трижды вырожденным по квантовому числу т, = — 1,0,1. В кристалле вырождение снимается аналогично тому, как происходит снятие вырождения при наличии возмущения (см. 42). Следовательно, максимальное число электронов в Р-зонах равно 2N-3 = 6N (рис. 102). Аналогично анализируются и другие зоны. [c.339]

Строение и дефекты твердых тел. Кристаллическая решетка — это присущее кристаллическому состоянию вещества регулярное расположение частиц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодической повторяемостью, в трех измерениях. Полное описание кристаллической решетки дается пространственной группой, параметрами элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке. В этом смысле понятие кристаллической решетки эквивалентно понятию атомарной структуры кристалла. Русский ученый Е. С. Федоров почти на 40 лет раньше, чем были найдены методы рентгеноструктурного анализа, рассчитал возможные расположения частиц в кристаллических решетках различных веществ. Он подразделил кристаллы на 32 класса симметрии, объединяющих 230 возможных пространственных групп. Кристаллы могут различаться по двойному лучепреломлению, по пьезо- и пироэлектрическим свойствам, образованию адсорбционных центров, работе выхода электронов и т. п. [c.11]

Согласно зонной теории в кристаллической решетке твердого тела вследствие взаимодействия между электронами соседних атомов создается зона энергетических уровней электронов решетки. Зоны энергии в кристаллах твердого тела подразделяются на полностью занятые электронами — основные (валентные) зоны и частично или целиком не заполненные электронами — свободные зоны (зоны проводимости). Существенное различие между состояниями двух групп электронов ( в основной и свободной зонах) определяется различной степенью связи электронов с атомами в этих зонах. В отличие от валентной зоны в зоне проводимости электроны слабо связаны со своими атомами. В общем случае между основной и свободной зонами существует некоторое энергетическое расстояние АЕз — запрещенная зона, в отличие от которой основную и свободную зоны называют разрешенными. Для перехода электрона из основной зоны в свободную его энергия должка превысить верхний уровень основной зоны па величину, не меньшую ДБз переход из одной зоны в другую осуществляется путем поглощения или отдачи электроном этой энергии. [c.36]

Закись железа FeO носит название вюстит и имеет кубическую решетку. Кристаллографическая ячейка содержит четыре иона Fe и четыре иона 0 . Оксид устойчив при температурах выше 5ТО-575 ° С. В окалине вюстит находится в метастабильном переохлажденном состоянии. В этом оксиде содержится кислород в количествах, превышающих стехиометрические. Растворяющийся в оксиде кислород ионизируется, отбирая электроны у части двухвалентных ионов железа Ре +, которые переходят в трехвалентные ионы Ре +. Как показали рентгенографические исследования, при таком процессе образуется большое количество вакансий в кристаллической решетке. Это создает благоприятные условия для диффузии Ре + и перемещения электронов посредством перехода Ре Ре +е. [c.49]

Охрупчивание может возникать и как непосредственный результат выдержки материала в любой водородсодержащей среде. Такой вид охрупчивания, обнаруженный в 1935 г., в англоязычной литературе получил название водородное охрупчивание извне [82]. Сложность явления водородного охрупчивания обусловлена зависимостью механизмов взаимодействия водорода с материалом и различием в исходном состоянии водорода. Наружный водород может быть молекулярным, диссоциированным (атомарным) или входить в состав молекул сероводорода, воды, метанола и др. Водород, присутствующий во внутренних объемах материала, большей частью представляет протоны, погруженные в электронное облако кристаллической решетки. [c.174]

Как и в молекуле, где ядра не успевают сместиться из положения равновесия во время электронного перехода (принцип Франка — Кондона), в кристаллической решетке ионы во время электронного перехода также не успевают сместиться из положения равновесия. В случае изолированной молекулы этот факт быстрого перехода электрона означает, что должна учитываться также энергия колебания системы, зависящая от взаимного положения потенциальных кривых в конфигурационных координатах нормального и возбужденного состояний молекулы. В ионном кристалле фотоэлектрон связан не с одним только узлом, а со всей решеткой в целом. Поэтому на электронный переход реагируют не только непосредственно участвующие партнеры, как в случае молекулы, но все узлы решетки выводятся из электростатического равновесия, в котором находились до электронного перехода. В связи с этим энергия поглощенного кванта затрачивается не только на первичный электронный переход, но и на последующие вслед за переходом вторичные явления, связанные с переходом решетки в новое равновесное состояние. [c.121]

Тип и строение кристаллической решетки определяются характером и силой взаимодействия составляющих ее атомов. Наличие прочной связи атомов в кристаллической решетке объясняется электрическим характером взаимодействия отдельных атомов между собой. При этом одни атомы теряют электроны, другие их приобретают — возникает ионная связь в другом случае электроны двух атомов становятся для них общими — возникает атомная связь (называемая также ковалентной или гомеополярной). В узлах решетки металлического кристалла находятся ион-атомы металла, а электроны уже не принадлежат какому-либо определенному атому, они свободно перемещаются в виде электронного газа. Это состояние характеризует металлическую связь. [c.11]

Выше уже говорилось о том, что величина атомов и их относительные расстояния друг от друга в кристаллической решетке определенным образом влияют на тип решетки, образующей твердый раствор. Это говорит за то, что каждый атом имеет определенную величину и что определенные расстояния характеризуют соединение одинаковых или неодинаковых атомов. Ограниченность понятия размера была подчеркнута при обсуждении электронных орбит. Необходимо добавить, что межатомные рас стояния 1не имеют точно фиксированных значений для данного атома они могут изменяться в зависимости от состояния ионизации и типа связи. Тем не менее значения, приведенные в табл. 7-5, могут быть полезными при определении возможных структур металлов и сплавов. Хорошо известно, что атомный объем является периодической функцией атомного номера Z в таблице элементов. Межатомные расстояния в кристаллах элементов обнаруживают подобную же периодичность в зависимости от Z, как показано на рис. 7-9 [Л. 12]. Для кристаллов чистых металлов эти расстояния d получаются непосредственно из геометрии кристаллической решетки, параметр которой а определяется рентгеноструктурным анализом. Таким образом, получаем [c.160]

В металлах, используемых обычно в качестве материалов для конструкций, мельчайшие частицы, которые допустимо считать однородными (кристаллические зерна), отличаются в огромном большинстве случаев весьма малыми размерами по сравнению с размерами элементов конструкций. Средний диаметр этих зерен представляет собой величину порядка самое большее нескольких миллиметров, обычно же он составляет всего лишь от 0,1 до 0,01 мм. Для сравнения укажем, что расстояния между атомными частицами в кристаллической решетке измеряются величинами порядка 10 см. Изучение тонкой кристаллической структуры металлов и их сплавов при помощи оптического и электронного микроскопов позволило получить важные сведения относительно влияния структуры на прочностные характеристики металлов, а также обнаружить видимые изменения в зернистой структуре, сопровождающие пластическую деформацию твердых металлов или вызывающие их разрушение. Металл с весьма мелкозернистой структурой обладает обычно большей прочностью, чем тот же металл со структурой крупнозернистой. Так как размер зерна и состояние кристаллической структуры находятся в тесной зависимости от технологии и подвергаются резким изменениям под воздействием механической и термической обработки металла, то очевидно, что эти металлургические факторы оказывают большое влияние на свойства, определяющие механическую прочность металлов. Поскольку, однако, эти факторы не поддаются анализу на основе законов механики, они здесь не рассматриваются, и для ознакомления с ними следует обратиться к курсам физической металлургии ). В дальнейшем о них будет сказано лишь очень кратко. [c.56]

Сдвиг полос, по-видимому, также связан с отмеченным выше перекрыванием электронных облаков и изменением эффективного размера атома при его возбуждении. Большинство атомов металлов крупнее атомов матрицы, но они занимают один узел в кристаллической решетке матрицы (см. гл. 2) и поэтому "сжимаются" (под действием сил отталкивания). Если размер атома в возбужденном состоянии больше, чем в основном, то потенциальная энергия сил отталкивания, действующих на увеличившийся возбужденный атом, возрастает и повышает энергию электронного перехода. [c.109]

При переходе электрона в зону проводимости в валентной зоне образуется вакантное квантовое состояние (дырка), которое в кристаллической решетке ведет себя как положительно заряженная частица с той же эффективной массой и зарядом, что и электрон. В собственном полупроводнике при Г > О К концентрации электронов в зоне проводимости п и дырок р в валентной зоне равны [c.246]

Водород находится в кристаллической решетке стали в атомарном состоянии, образуя со сталью твердый раствор внедрения, в молекулярном состоянии, а также в виде заряженных частиц — протонов. Эти частицы возникают в результате передачи атомами водорода своих электронов в коллективизированный электронный газ кристалла [7—И]. Об атомарной форме существования водорода в стали свидетельствует небольшое увеличение периода решетки, например при электролитическом наводоро-живании, [c.85]

Изменение свойств обусловлено тем, что внедряющиеся в кристаллическую решетку элементарные частицы, в особенности нейтроны, не имеющие электрического заряда и поэтому электрически не взаимодействующие с электронами и протонами, выбивают из регулярных мест в решетке атомы, которые, в свою очередь, могут выбить попадающиеся на пути другие атомы. Теория показывает, что один нейтрон может вывести из равновесного состояния при помощи выбитых атомов до 300 атомов в алюминии. Такие сильные нарушения в кристаллической решетке создают в ней дефектные места. [c.388]

Взаимодействие носителей тока с колебаниями кристаллической решетки до сравнительно недавнего времени рассматривалось лишь в связи с теорией неравновесных процессов типа электропроводности. Предполагалось, что энергетический спектр носителей тока формируется под влиянием сильного взаимодействия их с полем идеальной решетки и, может быть, друг с другом роль же колебаний решетки состоит лишь в том, что они обусловливают сравнительно редкие переходы между состояниями электронов в идеальном кристалле. Постепенно, однако, выяснилось, что в ряде случаев такая постановка вопроса недостаточна, и взаимодействие с фононами надо явно принимать во внимание уже при определении энергетического спектра системы. [c.215]

Итак, предположим, что находящееся в кристаллической решетке атомное ядро испускает 7-кванты. Импульс отдачи будет, очевидно, таким же, как и в случае свободного ядра, однако теперь он передается кристаллу как целому. Энергия перехода может в принципе разделиться между испущенным 7-квантом, колебаниями кристаллической решетки, ядром, испустившим 7-квант, и кристаллом как целым. Две последние возможности следует сразу же исключить. Ведь для того, чтобы ядро могло, испытав отдачу, покинуть свое место в решетке, требуется энергия порядка по крайней мере 10 эВ, а энергия отдачи не превышает десятых долей электрон-вольта. Что же касается энергии отдачи кристалла как целого, то она, очевидно, ничтожно мала, так что ею можно заведомо пренебречь. Таким образом, энергия перехода распределяется в действительности лишь между энергией 7-кванта и энергией фононов. При этом существует вероятность того, что в некоторых случаях переход будет происходить без рождения фононов, т. е. без изменения колебательного состояния решетки. Именно такие переходы обусловливают появление мёссбауэровской спектральной линии. [c.209]

Классическая электронная теория металлов представляет твердый проводник в виде системы, состоящей из узлов кристаллической ионной решетки, внутри которой находится электронный газ из коллективизированных (свободных) электронов. В свободное состояние от каждого атома металла переходит от одного до двух электронов. К электронному газу применялись представления и законы статистики обычных газов. При изучении хаотического (теплового) и направленного под действием силы электрического поля движения электронов был выведен закон Ома. При столкновениях электронов узлами кристаллической решетки энергия, накопленная при ускорении электронов в электрическом поле, передается металлической основе проводника, вследствие чего он нагревается. Рассмотрение этого вопроса привело к выводу закона Джоуля—Ленца. Таким образом, электронная теория металлов дала возможность аналити- [c.187]

Когда атомы плотно упакованы в кристаллической решетке твердого тела, их квантовые уровни расщепляются на множество подуровней, близко лежащих друг к другу. Эти подуровни столь близки друг к другу, что в результате образуются сплошные зоны дозволенной энергии. Во многих твердых веществах энергетические зоны отстоят друг от друга на величину энергии, носящей название зоны запрещенной энергии или просто запрещенной зоны. Самые нижние уровни энергии всегда заполнены электронами. Зона, которую занимают внешние — валентные — электроны, носит название валентной зоны. Электрические свойства твердого тела определяются структурой энергетических зон и заполненностью их электронами. Типы расположения энергетических зон показаны на рис. 5.7. Имеется четыре типа расположения этих зон. Б первом случае нижняя зона заполнена не полностью. Это означает, что число энергетических состояний в этой зоне больше, чем число электронов. Вследствие этого электроны могут свободно перемещаться в кристаллической решетке. При втором типе расположения энергетических зон нижняя зона полностью заполне- [c.96]

ЧАСТОТА (биений циклическая — частота негармонических колебаний, получающихся в результате наложения двух одинаково направленных гармонических колебаний с близкими частотами волны — частота гармоническая (синусоидальная), соответствующая упругой волне колебаний частиц среды вращения — величина, равная отношению числа оборотов, совершенных телом, ко времени вращения линейная— частота гармонических колебаний обращения—частота периодического движения точки по замкнутой траектории несущая — частота модулируемой волны резонансная — частота колебаний, при которой наступает явление резонанса собственная—частота гармонических колебаний системы, не подвергающейся действию внешних сил характеристическая—частота колебаний определенной группы атомов в молекулах, соответствующая определенной химической связи щжлическая — частота гармонических колебаний, умноженная на два пи циклотронная — частота обращения заряженных частиц в постоянном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной к вектору напряженности этого поля) ЧИСЛО [Авогадро — число молекул (или атомов) в одном моле вещества (6,022136 10 моль ) волновое — отношение циклической частоты к скорости волны вращательное квантовое определяет энергию ротатора квантовое (главное—целое число, определяющее энергетические уровни водородного атома в стационарном состоянии магнитное— целое число, определяющее проекцию вектора орбитального момента импульса электрона на направление внешнего магнитного поля орбитальное — целое число, определяющее орбитальный момент импульса электрона в атоме спиновое определяет спиновой момент импульса электрона в атоме) координационное — число ближайших к данному атому соседних атомов в кристаллической решетке] [c.296]

Полупроводники. Индий — существенная составная часть германиевого транзистора, в котором он действует как присадка и как средство для прикрепления свинцовой проволоки к германиевому кристаллу 16 . В настоящее время в различных областях техники применяются германиевые транзисторы и выпрямители нескольких типов, в том числе с точечным контактом, с поверхностным барьером и с диффузионным сплавленным переходом. Для последнего типа германиевого транзистора, где используется примесный диффузионный р — п — р-переход, требуется значительно больший расход индия. Действие транзистора основано на р — -переходе, который осуществляется, когда происходит превращение германия /j-типа в германий п-типа в твердом состоянии. Германш п-типа образуется при введении в германий высокой степени чистоты специальных примесей, например сурьмы или мышьяка. Эти элементы, имеющие пять электронов на своей внешней орбите (германий имеет четыре электрона), дают избыточные электроны в решетку кристаллического германия. При введении в германий в качестве примеси индия образуется германий р-типа. Поскольку индий имеет на своей внешней орбите три электрона, а терма-ний — четыре, в кристаллической решетке германия наблюдается недостаток электронов, и недостающие электроны известны как дырки. Под влиянием электрического поля избыточные электроны в германии п-тппа движутся к положительному источнику в германии р-типа электроны могут перескакивать в дырки, и дырки появляются в направлении отрицательной клеммы. [c.239]

В кристаллической решетке локальные атомные конфигурации ближнего порядка, состоящие из элементарных ячеек, одинаковы во B teM кристалле. Локальные атомные конфигурации в аморфных структурах, напротив, могут заметно различаться. Следовательно, функция ПС аморфных металлов должна представлять собой усредненную функцию локальных плотностей состояния (ЛПС), соответствующих локальным атомным конфигурациям. Фудзивара установил, что если в модели аморфной структуры, составленной приблизительно из 100 атомов, произвольно выбрать область, содержащую около 20 атомов, и расчетным путем получить ЛПС электронов в этой области, то она воспроизведет полную функцию ПС, рассчитанную для модели целиком. [c.180]

Свойства электронных соединений, в частности механические свойства, зависят в значительной мере от упорядоченности атомов компонентов в кристаллической решетке электронного соединения. Так, /3-фазы с ОЦК решеткой почти во всех системах при высоких температурах неупо-рядочены, и в этом состоянии их свойства близки к свойствам твердых растворов, т.е. они не отличаются высокой твердостью и обладают хорошей пластичностью. При низких температурах неупорядоченные /3-фазы неустойчивы они либо распадаются на двухфазные смеси, либо упорядочиваются, как, например, в системе Си—Zn. Упорядоченные /3-фазы значительно более тверды и хрупки. Почти всегда упорядочены, причем вплоть до температуры плавления, и во всех системах обладают хрупкостью 7-фазы, -фазы всегда имеют неупорядоченное строение. [c.30]

Известно, что металлы в твердом состоянии представляют собой кристаллические тела, в которых ион-атомы расположены в известном порядке, образуя ту или иную пространственную кристаллическую решетку. В узлах решетки находятся не обычные атомы, а атомы, потерявшие один или несколько валентных электронов. Последние не являются полностью свободными, а в некотором отношении частично связаны с атомами. Такая структурная частичка называется ион-атомом и обозначается индексом Me -n , где Ме — ион металла, nQ — число полусвободных валентных электронов. Ион-атом металла может существовать в кристаллической решетке только при наличии непрерывной связи с полусвободными, т. е. частично связанными, электронами. Стоит разорвать связь между полусвободными электронами и атомом, и ион-атом превращается в обычный свободный металлический ион Ме nQ Ме" + tiQ. Если к ион-атому прочно присоединить полусвободные электроны, то последний превращается в обычный атом Ме"" + п0 —s- Me. Хотя данному атому, сидящему в узле решетки, и нельзя приписать вполне определенный электрон, имеется, однако, связь между атомами и полусвободными электронами, движущимися в пространстве между узлами. [c.7]

В диэлектриках эффективная масса электронов и дырок часто оказывается аномально высокой, в десятки и сотни раз превосходя величииу Шэф в металлах и полупроводниках. Дело в том, что свободные электроны в диэлектриках оказываются в частично связанном — поляроппом состоянии. Это явление характерно для ионных кристаллов, поскольку кулоновское взаимодействие особенно велико между электронами и ионами кристаллической решетки. Вследствие этого в окрестности электрона пли дырки происходит деформация кристаллической решетки, так что поляроиом называется область искаженной решетки вместе с электроном или дыркой, вызвавшей это искажение. Смысл этого термина заключается в том, что электрон (дырка) поляризует своим электрическим полем решетку диэлектрика и локализуется в области этого искажения. При этом локализация происходит, как правило, в весьма малом объеме (несколько элементарных ячеек) и на значительное время. Перемещение полярона в кристаллической решетке происходит за счет тепловых флуктуаций быстрым прыжком на соседний узел решетки, причем время самого прыжка намного меньше, чем время автолокализации. Вместе с электроном или дыркой при этом перемещается и искаженная область, что и объясняет повышение эффективной массы. [c.44]

Если даже на некоторое время предположить, что мы можем решить задачу надлежащего описания разрешенных энергетических состояний в кристаллической решетке, то все равно останется еще проблема выбора соответствующей статистики, которой следуют электроны при распределении по этим состояниям. Поскольку мы показали, что электроны не локализованы и описываются с помощью понятий, относящихся ко всему кристаллу, можно попытаться рассматривать их как свободные частицы и пользоваться статистикой Больцмана, которой, как известно, подчиняются частицы газа в заданном объеме. Однако в системе, которая описывается статистикой Больцмана, частицы должны вести себя классическим образом, т. е. они должны распределяться по возможным состояниям так, чтобы не было даль-нодействующих сил, коррелирующих с энергетическими состояниями частиц. Это условие можно сформулировать по-другому среднее расстояние I между частицами должно быть большим [c.62]

В конце разд. 2 было показано, что для описания различных, электронных состояний в кристалле требуется новое квантовое число. Из форг4.улы (б) следует, Что энергия, соответствующая данной волновой функции, зависит от трех целых чисел п , Пу, Пх, и поэтому эти числа являются хорошими квантовыми числами для электронных состояний в кристаллической решетке. Если мы рассматриваем кристалл при 0 К, то можно пользоваться теми же рассуждениями, какие применяют, чтобы проследить заполнение уровней свободного атома. Так, на низшем энергетическом уровне, которому соответствует + /г + п1 = О, может находиться два электрона с противоположно направленными спинами. Для — I число перестановок целых чисел 1, О, [c.70]

Полный заряд гидратного комплекса, в составе которого железо переходит в раствор, вдвое превышает эффективный заряд, принадлежащий атому железа в кристаллической решетке FeO. Суммарный положительный заряд двух ионов оксония, нейтрализуемый при их взаимодействии с кислородным атомом окисла, тоже вдвое больше, чем отрицательный заряд, принадлежащий этому атому. Следовательно, уход из решетки атома кислорода должен сопровождаться захватом из нее второго электрона, которого кислород в ней фактически не имел, а уход атома железа — оставлением электрона, который им в решетке удерживался. В то же время из предыдущего ясно, что ни один из остающихся соседних атомов не в состоянии в одиночку присоединить или предоставить целый лишний электрон. Значит, избыточный заряд должен быть либо немедленно израсходован на растворение другого атома, либо как-то делокализован в решетке. [c.10]

Образование кристаллической решетки атомами металлов обусловлено наличием между ними металлической связи. Сущность ее заключается в следующем. Согласно теории металлического состояния, у всех или некоторых атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки, отдельные валентные электроны, находящиеся на наружной электронной оболочке, отрываются и свободно перемещаются между образовавшимися при отрыве электронов положительно зарялсенными ионами и сохранившимися нейтральными атомами, образуя электронный газ. Эти электроны при непрерывном перемещении в кристаллической решетке одновременно притягиваются к нескольким положительно заряженным ионам, что и обеспечивает металлическую связь между ними. [c.72]

В каком состоянии проникает водород в металл—в виде протонов или атомов, по нашему мнению, не имеет существенного значения, так как при соприкосновении с поверхностью металла протоны сталкиваются с достаточно большим количеством, электронов и неизбежно превращаются в атомы водорода. В результате абсорбции некоторая часть ато.мов водорода растворяется в стали, проникая в кристаллическую решетку металла и деформируя ее. Часть атомов проходит через металл и выделяется на противоположной его поверхности, молизуясь на ней. Процесс молизации водорода происходит не только на наружных поверхностях металла, но и на границах многочисленных микроскопических пор— микропустот —в кристаллической решетке. Скопление водорода в таких микропустотах и является основной причиной водородной хрупкости металла. Давление водорода в пустотах может достигать значительной величины (сотни атмосфер), вследствие чего в металле возникают внутренние напряжения, обусловливающие его хрупкость. [c.111]

При сварке однородных металлов, которые имеют идентичные кристаллические решетки, способность к соединению определяется в основном рассмотренными закономерностями электронного строения атомов данного металла. При сварке разнородных металлов важное значение приобретает их атомно-кристаллическое строение. Чем меньше различие атомно-крнсталличе-ского строения металлов, тем легче они соединяются при сварке. Близость атомно-кристаллического строения соединяемых металлов означает близость энергетического состояния их атомов. А это значит, что атомы одного свариваемого металла способны энергетически благоприятно располагаться в кристаллической решетке другого свариваемого металла. Признаком такой близости является близость атомных радиусов и близость типов и параметров кристаллических решеток Металл. , . [c.12]

Химическая связь в твердом теле обусловлена взаимодеиствпем валентных электронов всех атомов решетки. Факторами, определяющими тин связи, являются электронная конфигурация свободных атомов (число электронов вне замкнутых оболочек, симметрия волновых функций заполненных состояний) и ато.мное окружение атома в кристаллической решетке (тип, число и расположение соседних атомов). Существует два главных тина связи. Если число ближайших соседей атома в решетке равно числу его валентных электронов, то электроны могут ноиарно упорядочиваться в отдельные связи между ближайшими соседями. В этом случае связь можно описывать посредством нар локализованных электронов. Если число валентных электронов у атома недостаточно, то валентный электрон взаимодействует с электронами нескольких соседних атомов. Связь является делокализованной. [c.13]

Рио. 3. Сходство между структурами разрешенных уровней энергии ядер, вращающихся в магнитном поле (слева), и одиночных атомов примеси в кристаллической решетке (справа) позволяет предсказать фотонное эхо. Как показывают схемы уровней, соответствующие рисункам, обе системы можно рассматривать как двухуровневые системы, способные возбуждаться под влиянием прямого резонансного взаимодействия. (Занятые состояния показаны цветными линиями, а незанятые — черными.) В случае протона, возбуждаемого вращающимся магнитным полем, энергетические состояния спин вверх и спин вниз связаны взаимодействием дипольного магнитного момента протона с внешними магнитными полями. В случае ионов примеси хрома в кристалле рубина, возбуждаемых циркулярно-поляризовапным светом, два из нескольких уровней энергии иона связаны взаимодействием электрического дипольного момента иона с вращающимся вектором электрического поля света. Электрический дипольный момент атома наводится вследствие поляризации распределенного электрического заряда —положительного у ядра и отрицательного у облака электронов. Эхо ядерных спинов регистрируется в виде электрического тока, фотонное эхо — в виде импульса света. [c.144]

Диффузию примесей второй группы можно трактовать как междо-узельную. С этим полностью согласуются экспериментальные данные по Ы. Он образует с германием твердый раствор внедрения и в кристаллической решетке является донором, создающим электронные уровни, расположенные на 0.01 эВ ниже дна зоны проводимости. Действительно, Ы имеет наименьший по сравнению с другими элементами ионный радиус гц+ = 0.68 А, поэтому ионизованный атом Ы+ может свободно перемещаться по междоузлиям решетки Ое. Относительно других глубоких примесей второй группы (Си, N1, Ре, Аи и т.д.) вопрос о междоузель-ном механизме диффузии не столь очевиден. Эти примеси являются, как правило, акцепторами в Ое, а такой характер их электрической активности возможен только в том случае, когда эти примеси расположены в узлах решетки. Предположение о их междоузельной диффузии может быть подтверждено лишь в том случае, если будет экспериментально доказано, что диффундируют они не в виде ионизованных акцепторов А , а в виде ионизованных доноров В+. Для этого необходимо определить зарядовое состояние диффундирующих примесных ионов. [c.303]

Известно, что помимо соблюдения благоприятного размерного фактора, необходимым условием образования твердых растворов замещения является наличие у замещающих атомов валентных электронов в таких же квантовых состояниях, как и у атомов основной решетки. В Ge и Si ковалентная тетраэдрическая связь осуществляется посредством sp -орбиталей. При этом основную роль в образовании ковалентной связи здесь играют р-электроны. Поэтому, для того чтобы примесные элементы могли образовывать с Si и Ge стабильные твердые растворы замещения, их атомы должны обладать валентными электронами на s- и р-орбиталях. У элементов IB и VIII групп, в отличие от элементов IIIA и VA групп, на внешней электронной оболочке совершенно отсутствуют р-электроны, обусловливающие основную связь в кристаллической решетке Ge или Si. С другой стороны, разность электроотрицательностей этих элементов в Si или Ge, как правило, невелика. Следовательно, ионная составляющая связи здесь не играет значительной роли. Все это способствует неустойчивому состоянию атомов IB и VIII групп в узлах кристаллической решетки Ge и Si, что приводит к их малой растворимости и высокой скорости диффузии. [c.317]

Поэтому наиболее широкое распространение получили инертные газы и их смеси. Система энергетических уровней газовых цред значительно проще, чем система атомов, введенных в кристаллическую решетку твердотельных активных веществ. Безызлучатель-ные переходы имеют меньшее значение, чем в твердых телах, однако для перевода активного вещества в возбужденное состояние не имеет смысла пользоваться излучением источника, имеющего спектр абсолютно черного тела, поскольку газ поглощает только иа отдельных линиях. Для возбуждения применяют два других метода возбуждение электронными ударами, и передача возбуждения при столкновении атомов. Первый газовый оптический квантовый генератор, разработанный в 1960 г. [9, 34], имел в качестве активного вещества смесь газов гелия и неона. На их примере и рассмотрим принцип работы газового активного вещества. Схема энергетических уровней показана на рис. 2.3. В газовой смеси электрический разряд, который возбуждает атомы гёлня и переводит их с основного энергетического уровня на уровень 2 5. Поскольку в газовом разряде происходят постоянные столкновения одних атомов с другими, то имеется определенная вероятность столкновения возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона, в результате которого атомы гелия передают свою энергию атомам неона, а сами возвращаются в основное состояние. Атомы неона вследствие увеличения внутренней энергии переходят из основного состояния на уровень 25, который, как это хорошо видно на рисунке, состоит из четырех подуровней. Поскольку перераспределение энергии при столкновении двух частиц происходит с минимальным изменением общей внутренней энергии, то атомы неона переходят в основном именно на уровень 2 5, а не на уровень 2Р или 15. Поэтому возникает инверсная населенность уровней 25 и 2Р. Суммарное число этих уровней сорок, но правилами отбора разрешены только тридцать переходов с уровней 25 на уровни 2Р. На пяти из этих переходов было получено стимули- [c.32]

Зависимость энергии связи в кристаллах от мел атомпого расстояния г, так же как и в молекулах, определяется двумя главными членами 1) притяжением атомов, обусловленным взаимодействием валентных электронов, и 2) кулоновским отталкиванием внутренних оболочек атомных остовов и отталкиванием ядер. Для устойчивого равновесного состояния (L o, Го) обязательно наличие минимума энергии на суммарной кривой энергий притяжения и отталкивания, который соответствует определенной стабильной конфигурации в расположении атомов кристаллической, решетки. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...