Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Роуз А. -> "Основы теории фотопроводимости " -> 47

Основы теории фотопроводимости - Роуз А.

Роуз А. Основы теории фотопроводимости — Мир, 1966. — 192 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviteoriifotoprovodimosti1966.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 .. 49 >> Следующая


Используя приведенный выше аргумент, можно предположить, что уровни энергии электронов Уровни энергии в твердых телах и электролитах 183

в электролите будут приблизительно такими же, как и в кристалле. Таким образом, для перемещения электро-« на от Cl- к Na+ в растворе соли нужно затратить почти такую же работу, как и в кристалле, Если это справедливо, мы можем вычислять энергии электронов в электролите по отношению к вакууму и использовать полученные значения по крайней мере в качестве приближенной меры энергии уровней в твердом теле, а также для определения электронных свойств контактов между электролитами и твердыми телами.

Например, если пренебречь энергией растворения нейтральных атомов хлора, электрон отрицательного иона хлора в растворе лежит ниже уровня вакуума на сумму энергии гидратации иона Cl" и электронного сродства атома Cl. Аналогично уровень внешнего электрона нейтрального атома Na в растворе лежит ниже уровня вакуума на разность энергии ионизации Na (в вакууме) и энергии гидратации HOHaNa+. Здесь снова пренебрегается теплотой растворения нейтральных атомов натрия.

На фиг. 49 показано, на каком расстоянии от уровня вакуума находятся электроны, принадлежащие различным атомам и ионам в растворе. Используя данные, приведенные на фиг. 49, в качестве меры энергии электронных уровней в твердых телах, нетрудно заметить, что положение уровня Na относительно уровня вакуума должно быть мерой электронного сродства (расстояния от нижнего края зоны проводимости до уровня вакуума) для натриевых соединений. Точно так же расстояние от уровня иона Cl" до уровня вакуума должно быть мерой порога фотоэмиссии из валентной зоны в вакуум для соединений хлора. Ширина запрещенной зоны для NaCl будет тогда равна разности между энергиями Na и Cl", приведенными на фиг. 49. Эта схема отражает хорошо известную малость электронного сродства соединений щелочных и щелочноземельных металлов, несколько большее электронное сродство соединений таких металлов, как серебро, медь, никель и т. д., и большие значения ширины запрещенной зоны щелоч-ногалоидных соединений. Глубокое залегание уровней 0 -CD +
-Li1Bo*
-1 -Mg +
-Na1K
-CS
_Си
-1 -Rb
Со
-Nt +
-Zn +
-AgJl
-Cd +
-4 -
-Pb +
-Cu +
-5 •
-Hg+ - Г
- Вг"
-7 -
-СГ
-S - -ОН"
-9 - -F

Фиг. +9, Уровни энергии электронов, вычисленные из теплот гидратации. Уровни энергии в твердых телах и электролитах 185

галогенов объясняет, почему эти вещества дают превосходные запирающие контакты с большинством электронных полупроводников (если отсутствуют химические реакции).

Возвращаясь к вопросу о теплотах растворения ионных кристаллов в воде, укажем на простое объяснение отсутствия растворимости у соединений, имеющих даже малую степень ковалеитиости. Твердые тела, по определению, должны быть либо ионными, либо (до некоторой степени) ковалентными. Если твердое тело является ионным, то оно будет растворяться в воде с очень малым поглощением или выделением тепла, поскольку, как мы заметили, энергия ионов ? воде близка к энергии в твердом теле. Если твердое тело является в некоторой степени ковалентним, то это обусловлено тем, что ковалентное состояние имеет более низкую энергию, т. е. залегает глубже, чем ионное. Следовательно, ковалентное состояние будет также и более глубоким по отношению к уровням ионов в растворе. Даже малого различия достаточно для того, чтобы предотвратить растворение твердого тела в воде. Таким образом, наличие или отсутствие растворимости зависит от малых различий в энергии — малых по сравнению с теплотой образования.

На основании тех же аргументов можно в качестве первого приближения или нижнего предела использовать значение ширины запрещенной зоны, вычисленное в предположении, Что твердое тело является ионным даже в том случае, когда соединение на самом деле является ковалентним.

В этой главе мы всюду подчеркивали, что переход электрона между соседними атомами в ионных кристаллах обусловлен прежде всего изменением химической энергии в смысле представлений о «валентности > и «сродстве», а не кулоновской энергии, как это предполагается в традиционных рассмотрениях, использующих энергию Маделунра. Хотя традиционная процедура образования ионов из изолированных атомов и сведения их затем вместе для создания ионного кристалла может служить удобным способом вычис- лений, следует помнить, что такой цикл вначале создает большие кулоновские энергии, а затем почти полностью уничтожает их при образовании твердого тела. Результирующая энергия при этом скорее по-добна энергии электронного сродства, чем кулонов-ской энергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Fe se fei d t H., Zs. Phys. 64, 741 (1930).

2. Moss Т. S., Proc. Phys. Soc. (London), 63, 167 (1950).

3. Никитин С, Proc. Intern. Conf. Semicond Phys., Prague,

1960 (publ. 1961), p. 438 (paper K-IO).

4. Ruppel W., Rose A., Gerritsen H. J.. HeIv. Phys. Acta,

30. 238 (1957).

5. Williams R., Journ. Chem. Phys., 32, 151)5 (1960). ОБОЗНАЧЕНИЯ

а—вклад одного элемента в заряд или энергию; ?— показатель преломления; AO — полоса пропускания; С — емкость; с— скорость света; D — коэффициент диффузии; Dn— электронный демаркационный уровень; Dp — дырочный демаркационный уровень; е — заряд электрона (абсолютное значение), 2 — напряженность электрического поля; Ec— нижняя граница аоны проводимости; Ev—верхняя граница валентной зоны; Ej— энергетическое положение уровня прилипания; Ec — энергетическое положение уровня рекомбинации; Ef — уровень Ферми; Efn — электронный квазиуровеяь Ферми; Efp — дырочный квазиуровень Ферми; \ЕС. Efn I — энергетический интервал (абсолютное значение) между уровнями Et и ?/п; E1 — энергия ионизации атома; Ea — электронное сродство; Em—энергии Маделунга; F— полная скорость возбуждения. сек~'\ f — скорость возбуждения, ?Л~3 • сек-1: G — коэффициент усиления фотопроводникэ; А — постоянная Планка (6,5- IO"*7 эрг ¦ сек) -, / — сила тока; In — среднеквадратичный шумовой ток; 9—отношение концентрации свободных и захваченных
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 .. 49 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed