Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ашкрофт Н. -> "Физика твердого тела" -> 132

Физика твердого тела - Ашкрофт Н.

Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела — М.: Мир, 1979. — 486 c.
Скачать (прямая ссылка): fiztverdtela1979i.djvu
Предыдущая << 1 .. 126 127 128 129 130 131 < 132 > 133 134 135 136 137 138 .. 224 >> Следующая

Существуют многочисленные данные, свидетельствующие о том, что ионная проводимость зависит от движения вакансий. Проводимость экспоненциально
N3* сг N3* ст N3* сг N3* сг N3" сг
С Г №*- СГ Кз*" СГ N3* СГ !Са**) СГ N3*
СГ N3* СГ N3* СГ N3* сг N3* СГ
С Г СГ №* сг N3* С Г N3* СГ N3*
N3* сг { \ с Г N3* СГ N3* С Г N3* СГ
( 1 N2* СГ N3* сг №* СГ N3* СГ N3*
N3* СГ сг (са~) С Г N3* СГ №* СГ
СГ N3* сг N3* сг N3* сг N3* С Г N3*
N3* СГ N3* СГ N3* сг N3* СГ N(1* СГ
СГ СГ N3* СГ N3* СГ N3* СГ N3*
N3* СГ N3* сг N3* СГ №* СГ N3* СГ
СГ N3* сг N3* сг N3* сг N3* СГ N3*
Фиг. 30.4. Внесение п ионов Са++ в 1\аС1 приводит к тому, что п ионов Ка+ замещаются» ионами Са++; при этом для сохранения электронейтральности образуются также п вакансий
на местах ионов Ка*.
растет с температурой как функция ИТ, отражая температурную зависимость термодинамически равновесной концентрации вакансий (30.14) *). Кроме того, было установлено, что при низких температурах проводимость кристалла, состоящего из одновалентных ионов с добавкой двухвалентных примесей (например, Са в №С1), пропорциональна концентрации двухвалентных примесей, хотя по-прежнему при прохождении тока на катоде осаждаются одновалентные атомы. Как показано на фиг. 30.4, примеси играют важную роль, поскольку в силу условия электронейтральности они обеспечивают возникновение вакансии (на месте иона Ка+), соответствующей каждому из ионов Са++, который в качестве примеси замещения внедряется в решетку, замещая ион Ка+ 2). Поэтому, чем больше введено ионов Са, тем больше возникает вакансий в подрешетке №+, а значит, растет и проводимость3).
ЦЕНТРЫ ОКРАСКИ
Как указывалось выше, в силу требования электронейтральности в кристаллах, состоящих из ионов двух сортов, число вакансий ионов одного сорта
*) Это само по себе не вполне убедительно, поскольку коэффициент диффузии ионов, определяемый вероятностью того, что тепловая энергия иона достаточна для преодоления потенциального барьера, тоже экспоненциально зависит от ЦТ. Следовательно, аналогичным образом будут вести себя подвижность и проводимость. (Определения коэффициента диффузии и подвижности см. в гл. 29.)
2) Прямым подтгержденпем этого является меньшая плотность кристалла с примесями по сравнению с чистым кристаллом, хотя масса атома кальция больше массы атома натрия.
3) Фактически аналогичное явление наблюдается при легировании полупроводников. См. гл. 28 и задачу 3.
240
Глава 30
должно уравновешиваться либо равным числом тех же ионов в междоузлиях (дефекты Френкеля), либо равным числом вакансий в другой подрешетке (дефекты Шоттки). Недостающий заряд вакансии отрицательного иона может быть также компенсирован зарядом электрона, локализованного вблизи нее.
Можно считать, что такой электрон связан с положительно заряженным центром; образовавшаяся система будет иметь, вообще говоря, целый спектр энергетических уровней х). Переходы между этими уровнями приводят к возникновению ряда линий поглощения в оптическом диапазоне, аналогичных линиям поглощения изолированных атомов. Соответствующие энергии лежат
Фиг. 30.5. Пики в спектре поглощения KCl, обусловленные различными комбинациями F-центров, например самим F-центром, Af-центром и /?-центром. (Из работы [1].)
в области оптической запрещенной зоны идеального кристалла между Ныт и h(nL (гл. 27), поэтому в спектре оптического поглощения появляются отчетливые пики (фиг. 30.5). Эти и другие подобные им связанные системы электронов и дефектов называются центрами окраски, поскольку их присутствие обусловливает довольно сильное окрашивание прозрачных идеальных кристаллов.
Широко исследовались центры окраски в щелочно-галоидных кристаллах. Окрашивание таких кристаллов может возникать под действием рентгеновского или Y-облучения (в этом случае дефекты создаются фотонами высокой энергии) или же, что более поучительно, при нагревании кристалла в атмосфере паров щелочного металла. В последнем из указанных способов избыточные атомы щелочного металла могут, как показывает последующий химический анализ, проникать в глубь кристалла (отношение их числа к общему числу атомов может изменяться от 10~7 до весьма ощутимого значения, равного 10_3). Однако плотность окрашенного кристалла уменьшается пропорционально концентрации избыточных атомов щелочного металла; это показывает, что последние не располагаются в междоузлиях. Вместо этого атомы щелочного металла ионизуются и занимают места в узлах подрешетки положительных ионов идеального кристалла, а избыточные электроны оказываются связанными с образовавшимися в том же числе вакансиями в подрешетке отрицательных ионов (фиг. 30.6).
Впечатляющее доказательство правильности описанной картины дает тот факт, что спектр поглощения почти не меняется, если, например, нагреть кристалл хлорида калия в присутствии паров натрия, а не калия. Следовательно, основная роль паров металла заключается в том, что они создают вакансии на месте отрицательных ионов и обеспечивают появление компенсирующих электронов, энергетическими уровнями которых и определяется спектр поглощения.
Предыдущая << 1 .. 126 127 128 129 130 131 < 132 > 133 134 135 136 137 138 .. 224 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed