Ширина зоны проводимости

Получение и исследование физических свойств новых магнитных полупроводниковых материалов представляют несомненный интерес не только в физическом аспекте, но и для технического применения. Узкая зона проводимости в магнитных полупроводниках существенно изменяет положение носителей тока по сравнению с обычными полупроводниками с широкой зоной. В оксидных ферритах-шпинелях ширина зоны проводимости настолько узка, что носители тока находятся в состоянии локализации и происходит их перескок между узлами кристаллической решетки при наличии тепловой активации [c.59]

Ширина зоны проводимости [c.90]

Ширина зоны проводимости в некоторых металлах [c.91]

Учет влияния взаимодействия электронов друг с другом. Это взаимодействие также приводит к изменению энергии частицы с импульсом Ак в окрестности поверхности Ферми и, следовательно, влияет как на теплоемкость, так и на спиновую восприимчивость электронного газа. Влияние межэлектронного взаимодействия на ширину зоны проводимости оказывается гораздо более сложным. Меняется энергия не только электрона около [c.92]

Учет влияния взаимодействия злектронов с фононами. Оказывается, что этот эффект влияет на теплоемкость, но не сказывается заметным образом на спиновой восприимчивости или на ширине зоны проводимости. [c.93]

Минимальная энергия, необходимая для перевода электрона из валентной зоны в зону проводимости, характеризует величину энергетического интервала между этими зонами (или ширину запрещенной зоны). [c.387]

В отличие от металлов в полупроводниках и диэлектриках также возникает так называемый внутренний фотоэффект, состояш,ий в возбуждении электронов из валентной зоны в зону проводимости. Для внутреннего фотоэффекта энергия поглощенного светового кванта не должна быть меньше ширины запрещенной зоны (разность энергии между нижней границей зоны проводимости и верхней границей валентной зоны). [c.345]

Если электрону в валентной зоне сообщить энергию, превышающую ширину запрещенной зоны, то он, покидая валентную зону, перейдет в зону проводимости (рис, 16.4, /), При движении по зоне проводимости электрон, потеряв часть своей энергии, опускается к ее дну (рис. 16.4, 2), а в дальнейшем переходит на локальный уровень активатора (рис, 16.4, < ). При уходе электрона из валентной зоны возникает дырка, которая ведет себя подобно положительному заряду. Дырка, двигаясь по валентной зоне, рекомбинирует (рис. 16.4, 4) с электроном, попавшим на уровень активатора из зоны проводимости. Выделенная энергия при рекомбинации электрона и дырки возбуждает ион активатора, являющийся центром высвечивания. Поскольку движение электрона в зоне проводимости происходит с большой скоростью, то процесс люминесценции в данном случае является весьма кратковременным. [c.362]

Если ширина запрещенной зоны меньше 2—3 эВ, то кристалл называют полупроводником. В полупроводниках за счет тепловой энергии квТ заметное число электронов оказывается переброшенным в свободную зону, называемую зоной проводимости. При очень низких температурах любой полупроводник становится хорошим диэлектриком. [c.230]

В предыдущей главе было отмечено, что к диэлектрикам относят твердые тела, у которых ширина запрещенной зоны превышает 2—3 эВ. Ясно, что в них при комнатной и более низкой температурах заброс электронов из валентной зоны в зону проводимости практически отсутствует, т. е. концентрация свободных носителей в диэлектрике исключительно мала. Поэтому при указанных усло- [c.271]

Поглощение света кристаллами определяет окраску последних. Например, многие диэлектрики при комнатной температуре оптически прозрачны. Эта прозрачность обусловлена отсутствием в них электронных или колебательных переходов в видимой области спектра. Видимая область простирается от 740 до 360 нм, что соответствует интервалу энергий от 1,7 до 3,5 эВ. Этой энергии излучения недостаточно для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости (если ширина запрещенной зоны больше 3,5 эВ). Так, например, чистые кристаллы алмаза, имеющие ширину запрещенной зоны 5.2 эВ, являются прозрачными. Однако 312 [c.312]

Ранее отмечалось, что смещения в пространстве волновых векторов на расстояния, кратные 2п/а, физически ничего не меняют. Воспользуемся этим и приведем кривые дисперсии для обобществленного электрона к одной (первой) зоне Бриллюэна тогда вместо рис. 6.9 будем иметь рис. 6.10. На нем штриховкой выделены две разрешенные энергетические зоны 1 — зона проводимости и 2 — валентная зона. Они разделены запрещенной зоной шириной АЕ. В пределах области, выделенной на рисунке штриховой линией, кривые дисперсии как в зоне проводимости, так и в валентной зоне имеют квадратичный характер следовательно, здесь справедлива модель свободных электронов. Правда, масса этих электронов может отличаться от электронной массы кроме того, обратная кривизна квадратичной кривой Б валентной зоне указывает на то, что здесь должна использоваться отрицательная масса. Отрицательности массы можно избежать, если рассматривать в валент- [c.142]

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 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]

Вид энергетических зон при рассмотренных выше условиях показан на рис. 33. Энергия изображена как функция кх, однако эта зависимость сохраняется и для любого другого направления в кристалле. Если верхняя зона представляет собой зону проводимости, а нижняя <—валентную, то получается наиболее простая зонная структура полупроводника. На рисунке показана и ширина запрещенной зоны АЕ, которая отмечена как энергетический зазор между максимумом валентной зоны и минимумом зоны проводимости. [c.88]

Воспользуемся полученными выще зависимостями для вывода распределения электронов по энергиям в собственном полупроводнике, в запрещенной зоне которого нет примесных уровней. Ширину запрещенной зоны обозначим через АЕ, а начало отсчета энергии совместим с дном зоны проводимости (рис. 41). Пусть Ne(E)dE — число разрешенных [c.110]

Даже для полупроводника, в котором гПп тпр, сочетание таких факторов, как высокая температура и малая ширина запрещенной зоны, означает, что уровень Ферми в области собственной проводимости отделен от каждой зоны (валентной и зоны проводимости) энергетическим интервалом, соизмеримым с коТ. Но это делает незаконной замену функции распределения Ферми—Дирака простой экспонентой, как это было выполнено при получении формул (3.35) и (3.37). Если к тому же (для примера) тр >тп, то уровень Ферми отдаляется от зоны с тяжелыми носителями заряда (т. е. в этой зоне вырождение отсутствует), но зато приближается к зоне с легкими носителями заряда или даже попадает внутрь зоны, что приводит к возникновению в ней сильного вырождения. [c.115]

Рассмотрим полупроводник, содержащий Nd донорных атомов (уровней) в единице объема. Предположим, что донорные уровни расположены в непосредственной близости от дна зоны проводимости, так что энергия ионизации примесей AEd очень мала по сравнению с шириной запрещенной зоны ДЕ (такой случай типичен, например, для германия AEd 0,01 эВ при ДЕ 0,75 эВ). Если уровень Ферми проходит ниже дна зоны проводимости, т. е. Ej < —коТ, то вследствие малости AEd практически все атомы примеси будут ионизированными и их электроны перейдут в зону проводимости. Выясним сначала, какова предельная концентраций примесей, при которой исходные предположения перестают быть справедливыми. [c.116]

Рассмотрим полупроводниковый кристалл с шириной запрещенной зоны ДЕ и выясним, какова природа первого возбужденного состояния в нем. С точки зрения энергии электронов кристалл находится в основном> состоянии, т. е. в состоянии с наименьшей возможной энергией, когда все энергетические уровни в валентной зоне заняты электронами, а зона проводимости совершенно пуста. [c.162]

Ширина запрещенной зоны. Ширина запрещенной зоны Eg представляет собой энергетический зазор между абсолютным максимумом валентной зоны и абсолютным минимумом зоны проводимости. Определяется по температурному ходу сопротивления или оптическими методами (край полосы поглощения, длинноволновая граница фотопроводимости). Значение Eg зависит от температуры и давления зависимость определяется коэффициентами ai = dEg/dT цар — dE.JdP. [c.454]

Скорость электронов. Проводимость в полупроводнике обусловлена движением электронов в валентной зоне и зоне проводимости. Энергетический спектр для этих зон представлен на рис. 117. Для удобства энергия на рис. 117 нормирована на нуль не на бесконечности, как, например, на рис. 110, а на дне валентной зоны. На рис. 117 ширина запрещенной зоны обозначена Ai . [c.352]

Валентная зона и зона проводимости разделены запрещенной зоной (рис. 3, а). Ширина запрещенной зоны соответствует минимальной энергии (в электрон-вольтах), которую надо сообщить электрону, находящемуся в валентной зоне, чтобы перевести его в зону проводимости. В отличие от электронов, находящихся в валентной зоне и связанных с атомами, электроны, переведенные в зону проводимости, теряют связь со своими атомами и могут перемещаться по кристаллу. В валентной зоне при переводе из нее электрона в зону проводимости остается незанятый энерге тический уровень и возникает равный по абсолютному значению заряду электрона не-скомпенсированный положительный заряд, называемый дыркой. При этом находящиеся в валентной зоне электроны соседних атомов могут переходить на незанятый уровень, что эквивалентно перемещению дырки с положительным зарядом в противоположную сторону. [c.7]

Коэффициент оптического поглощения пленок а-51 Н при большей энергии фотонов резко возрастает, так как эта энергия становится сравнимой с шириной запрещенной зоны материала. Следовательно, энергии оказывается достаточно для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости. Такой перевод электронов означает также увеличение концентрации как свободных электронов в зоне проводимости, так и д1.фок в валентной зоне, что ведет, как известно, к росту электропроводности материала. [c.19]

Энергетические зонные диаграммы металла, полупроводника и диэлектрика изображены на рис. 3.3, а-в. Верхняя разрешенная зона называется свободной или зоной проводимости, а расположенная непосредственно под ней разрешенная зона - валентной зоной. При температуре Т=0 К валентная зона всегда полностью заполнена электронами, зона же проводимости может быть заполнена только в нижней части в металлах или пустой — в полупроводниках и диэлектриках, различие между которыми состоит лишь в значительно большей ширине запрещенной зоны последних. На рис. 3.3 обозначено IV,. - нижняя граница зоны проводимости, - верхняя граница валентной зоны, Жо - ширина запрещенной зоны, отделяющей свободную зону от валентной в полупроводниках и диэлектриках. [c.48]

О—15 ат.% Si и до 1,15 при введении 80 ат. % Si. Линейный характер увеличения ширины зоны открывает возможности для конструирования электронных приборов с большим интервалом рабочих температур. Температурный коэффициент электросопротивления для запрещенной зоны отрицателен и равен 410 эв/град. Система Ge—Si имеет как электронный, так и дырочный механизм проводимости. Электронную проводимость создают элементы V группы (Р, As, Sb, Bi), дырочную проводимость — элементы III группы (В, А1, In и др.). Сплавы Ge—Si применяют для изготовления высокотемпературных термоэлементов. [c.290]

С повышением температуры из-за увеличения тепловой энергии некоторые электроны разрывают ковалентную связь и появляются в зоне проводимости (рис. 8.2, о). В кристалле собственного полупроводника каждому электрону в зоне проводимости соответствует одна дырка, оставленная им в валентной зоне. В этом случае свободный электрон обладает энергией, большей той, которую он имел в связанном состоянии, на величину не менее энергии ширины запрещенной зоны. [c.268]

Из сказанного следует, что энергия A oi, при которой Y достигает максимума, должна соответствовать энергии определяющей ширину зоны проводимости в металле. Именно это и наблюдается на опыте. У щелочных металлов 3—5 эВ, тогда как у большинства остальных 10—15 эВ. [c.164]

Здесь W — ширина зоны проводимости, v = 2 H-l кратность вырождения /-уровня. В случае достаточно больших /1 экспоненциальная зависимость обгоняет степенную и выполняется условие к-ром локальные кондовские флуктуации спина становятся столь эффективными, что фазовый переход в состояние с замороженными спинами не реализуется вплоть до самых низких темп-р. В такой ситуации возможно создание К.-р., в к-рых число магн, цеЕ1тров. V,-в 1 моле достаточно велико (IV N ), чтобы обеспечить условие gR>go, и в то же время взаимодейстние магн. ионов подавлено. [c.439]

Техника наблюдения была разработана Скиннером [39]. В первом приближении вероятность перехода электрона проводимости в связанное состояние пропорциональна плотности состояний. Поэтому форма рентгеновской L- (или М-) линии должна воспроизводить вид кривой, изображающей плотность состояний в зоне проводимости, а полная ширина линии должна давать энергетическую ширину зоны проводимости. На фиг. 39 показан вид кривой, полученной Скиннером для лития (или натрия). Как видно из графика, возникает трудность в определении того места, где исчезает хвост плотности состояний. Полученные таким путем значения ширины полосы заполненных состояний в зоне проводимости ( - - 0,4 эв) находятся в хорошем согласии со значениями, вычисленными на основе модели свободных электронов. [c.114]

С заменой кислорода серой в никелевом феррите энергия локализации электронов уменьшается, число примесных центров и ширина зоны проводимости увеличиваются. Наблюдается переход от перескокового механизма к зонному. При больших заменах кислорода серой может наблюдаться одновременная проводимость по примесям и в узкой й -зоне. [c.62]

V — относительный сдвиг е —заряд электрона ij — истинная деформация Е — энергия, напряженность электрического поля, модуль Юнга й — напряженность электрического поля Са, Ей — энергии ионизации ак цептора, донора Ес — энергия края зоны проводимости Eg — ширина запрещенной зоны [c.377]

Полупроводник — твердое тело, электропроводимость в котором мала при О К, но существенно увеличивается с ростом температуры из-за малой ширины заирещенной зоны и иоявления электронов в зоне проводимости (дырок в валентной зоне). [c.284]

Для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости необходима энергия, большая энергии, отвечающей щирине запрещенной зоны. Эта энергия может быть получена рещеткой при поглощении квантов возбуждающего света. Ширина запрещенной зоны и величина кванта света, необходимая для ее преодоления электроном, зависит от физико-химических свойств вещества. При малой ширине запрещенной зоны поглощение квантов видимого, а иногда даже ИК-света, оказывается достаточным для переноса электрона в зону проводимости. Такие вещества [c.183]

В проводниках валентная зона не заполнена электронами полностью в полупроводниках и изоляторах валентная зона полностью заполнена электронами, а зона проводимости пустая. Ширина энергетической щели (полосы запрещенных энергий) в полупроводниках составляет около одного элек-троновольта, а в изоляторах порядка 5 эв. [c.602]

Если разница между уровнями энергии заполненной зоны и зоны проводимости невелика (ширина запрещенной зоны мала), то для перехода электронов в зону проводимости требуется сравнительно небольшое возбуждение их, например, за счет усиления теплового движения атомов при повышении температуры. Такой материал будет полупроводником (рис. 1-2, б). Для чистых полупроводниковых материалов ширина зaпpeщeнJ oй [c.8]

Благодаря сравнительно небольшой ширине запреш,ен-ной зоны под влиянием поглош,ения некоторого количества энергии отдельные возбужденные электроны могут быть переброшены через запрещенную зону в зону проводимости,. что вызывает з4х )ект электронной проводимости. На месте электронов, ушедших из заполненной зоны, остаются сврбодные места — электронные дырки . Место этих дырок будут занимать другие электроны заполненной (валентной) зоны. Таким образом, свободное место — дырка будет перемещаться в направлении электрического поля, создавая эффект движения положительного заряда. [c.270]

В диэлектриках ширина запрещенной зоны Af - 3 Ч- 7 эВ. Энергию, достаточную для перехода в зону проводимости, электроны могут приобрести за счет нагрева либо при облучении диэлектрика светом, квантами, энергия которых больше ширины запрещенной зоны, либо при помещении диэлектрика в сильное электрическое поле, Наковец, электроны могут инжектироваться в диэяек- [c.138]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...