Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2" -> 34

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю.Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 336 c.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка): chem_t_v.pdf
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 124 >> Следующая

Важную роль играют электронные переходы через запрещенную зону. Они оказывают влияние не только на проводимость, ио и на окраску твердых тел. Кроме того, отвечающие этим переходам частоты представляют собой границу, за которой твердые тела больше не прозрачны для облучения.
Приведенный на рис. 14.23 пример спектра поглощения относится к ве-¦ществам, у которых ширина запрещенной зоны велика (несколько электрон-вольт) и переходы через нее регистрируются в УФ-области спектра. Поэтому такие твердые тела — плохие электронные проводники. К тому же они бесцветны, так как электронные переходы между дискретными энергетическими уровнями находятся вне видимой области спектра. В качестве примера здесь можно привести ТЮ2, имеющий белую окраску (ширина запрещенной зоны 3,2 эВ); в то же время Сг20з (ширима запрещенной зоны 3,4 эВ) зеленого цвета, так как для ионов Сг3+ характерны с\,—(/-переходы. Аналогично из-за й—^-переходов зеленую окраску имеет и N10 (ширина запрещенной зоны 3,7 эВ).
У некоторых твердых тел ширина запрещенной зоны составляет 1,7— 3,0 эВ, поэтому электронные переходы через нее отвечают линиям в видимой части спектра, что находит свое отражение в окраске этих соединений. Примером таких веществ может служить Сс15 желтого цвета (ширина запрещенной зоны 2,45 эВ).
Если ширина запрещенной зоны меньше ~1,7 эВ, твердое тело имеет темную окраску, так как оно поглощает белый свет, например РЬБ (ширина запрещенной зоны 0,37 эВ) и СиО (ширина запрещенной зоны 0,6 эВ)
14.11. Энергетические зоны или химическая связь
91
черного цвета. Такие вещества обладают заметной или даже очень высокой проводимостью.
Экспериментальное определение ширины запрещенной зоны проводят путем изучения спектров соединений (рис. 14.23). Определенные трудности здесь могут возникать (особенно при изучении твердых веществ с широкой запрещенной зоной), если экситониые переходы лежат в области частот, несколько меньших, чем электронные переходы через запрещенную зону. Это относится к переходам на дискретные энергетические уровни, которые лежат чуть шоке дна зоны проводимости. В этом случае трудно точно отличить экситониые переходы от переходов через запрещенную зону.
Поглощение
прозрачность-
колебания решетки
экситонные переходы
поглощение на примесях,с!-с1 -переходы и т.п.
-светонепроницаемость
переходы через "запрещенную зону
ИК-область видимая область
УФ-область
Частотя
Рис. 14.23. Схематическое изображение спектра поглощения неметаллических твердых веществ.
Некоторые из упоминавшихся выше твердых веществ используют в приборах для обнаружения излучения (детекторы излучения). С помощью них можно обнаружить излучение такой частоты, которая близка к положению полос в спектре поглощения детектора, отвечающих переходам через запрещенную зону. Так, РЬБ, РЬБе, РЬТе, у которых ширина запрещенной зоны ~0,3 эВ (ИК-область спектра), можно использовать в качестве детектора ИК-излучеиия, а халькогениды кадмия, ширина запрещенной зоны которых отвечает области видимого света, — для измерения интенсивности видимого света.
14.11. Энергетические зоны или химическая связь. Заключительные замечания
В неорганических твердых веществах существуют три типа химических связей — ионная, ковалентная и металлическая. Можно привести множество примеров веществ, в которых преобладает тот или иной тип связи. Однако часто химическая связь в данном конкретном соединении не может быть с полной
92
14. Электронные свойства и зонная теория
определенностью отнесена к одному из этих типов. Не будем' здесь останавливаться на всех возможных вариантах химической связи, имеющих место в твердых телах. Некоторые из них, в частности образование смешанных ионно-ковалентных связей,, уже были обсуждены в гл. 8. Вместо этого сделаем некоторые замечания относительно случаев, когда использование зонной модели имеет определенные преимущества перед применением, модели химических связей при описании структуры твердых тел.
Применение зонной модели более предпочтительно при описании тех систем, где существуют подвижные свободные электроны (например, металлы и некоторые полупроводники). Экспериментальные методы измерения подвижности носителей заряда в этих веществах подтверждают их высокую подвижность и делокализованность в кристаллической решетке. Для других полупроводников, например, таких, как легированный №0, зонная модель, по-видимому, не слишком пригодна для объяснения электрических свойств. Существуют доказательства того, что механизм проводимости в таких веществах прыжкового типа и подвижность электронов здесь не очень высока. Поэтому, видимо, более уместно в данном случае рассматривать систему ^-электронов, занимающих дискретные орбитали ионов никеля. Важно, однако, напомнить, что проводимость оксида никеля не определяется положением лишь одного или двух энергетических уровней. Оксид никеля, как и другие соединения, имеет несколько наборов энергетических уровней. Более низко-лежащие уровни полностью заполнены электронами. Они дискретны и принадлежат отдельным анионам и катионам. Более высокие энергетические уровни — это различные возбужденные уровни, которые в обычном состоянии почти полностью не заняты электронами. Однако эти уровни могут перекрываться с образованием энергетических зон. Чтобы ответить на вопрос,, какая из теорий (зонная модель или модель химических связей) лучше всего подходит для описания тех или иных твердых тел, необходимо выяснить особые свойства отдельных энергетических уровней или совокупности этих уровней. Так, многие твердые вещества с ионным характером связи под действием УФ-излу-чения проявляют электронную проводимость, которую лучше всего описывать с использованием зонной теории.
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 124 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed