Металлы
Температура плавления элементов 4 периода |
||||||
|
2500 |
|
|
|
|
|
|
2000 |
V |
Cr |
|
|
|
|
Ti |
Fe Co Ni |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1500 |
|
|
|
|
|
С |
Sc |
|
|
|
|
|
|
Mn |
Cu |
Ge |
|
||
1000 |
|
|
||||
tпл, |
Ca |
|
|
As |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
Zn |
|
Se |
|
|
|
K |
|
Br |
||
|
0 |
|
|
|
||
|
|
|
Ga |
|
|
|
|
|
|
|
|
Kr |
|
|
-500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
|
15 |
20 |
|
|
|
Число электронов |
|
||
3.5 Зонная модель твердого тела –макромолекула из N атомов имеющих s- и p- АО, формирующие зоны(ширина, заселенность)
Подобна методу МО для кристаллов
E |
|
p-АО |
p |
зона |
|
З З |
|
s-АО |
s |
|
зона |
||
|
|
N=1 |
N=2 |
N=4 … N=6.02 1023 |
|
- число МО равно числу АО |
||||
|
|
|
||
- принцип Паули |
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергетическая диаграмма
Е
ē |
Зона проводимости |
|
дырка |
Eg |
Запрещенная зона |
|
р+ |
Валентная зона |
|
|
p exp( |
Eg |
|
Вероятность перехода электрона через ЗЗ |
k T ) |
||
|
|
|
|
Понятия: заселенность зоны; Eg – ширина ЗЗ
•Металлы
а) |
|
|
|
ЗП |
|
|
|
|
ВЗ |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) 
ЗП ВЗ
|
1 |
|
|
Электропроводность |
|||
= ē Nē |
(σ |
|
) |
R |
|||
Eg < 0,08 эВ
Т=300К,
3кТ=0,078эВ
(свободные
электроны)
Nē~NА - const
при Т
• |
Диэлектрики |
|
Eg > > 3 эВ > > кТ- |
|
-энергии тепловых колебаний |
||
|
|
|
Eg
Nē = 0 = 0
•Полупроводник
0,08 эВ < Eg < 3 эВ
ЗП
ē
Eg
ВЗ р+
при T=0 K |
Nē; Nр = 0 |
(T=0 K) = 0 |
|
|
|
|
|
при T>>0 K |
Nē; Nр f(T) |
(T) f(T) |
|
= ē ē Nē +
ē N
3.6 Кристаллические материалы
•Дефекты кристаллической решетки
Электронные(электронно-дырочная пара, несимм.разрыв хим.св.) ē-р(А - А+); Экситоны(без разрыва хим.связи) ex0 (А*) - 2 простейших точечных дефекта
Точечные дефекты(нарушение регулярности): |
|
A* AG |
|
собственные: |
|
||
V |
|
||
вакансии(отсутствие частицы в узле |
Ai |
||
|
|||
решетки; межузельные атомы или ионы |
A+ |
||
|
A- |
||
примесные (случайные или спец.вводятся) |
|
|
Линейные дефекты(дислокации)-линии вдоль которых нарушено правильное чередование атомных плоскостей(краевые, винтовые) Двумерные(поверхности, границы кристаллических зерен)
Объемные(пузыри)
•получение
кристаллизация |
|
|||
|
|
|
|
стекло |
расплав (жидкость), |
|
|
|
поликристалл |
пар (газ), раствор |
|
|
|
|
dT |
, |
[ |
К |
] |
dt |
|
|
с; мин; час |
монокристалл |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.7 Полупроводники |
|
|
|
|
|
|
|||
•собственные полупроводники |
|
AG ē + p |
|
|
|
|
||||||
ЗП |
|
|
|
|
|
Nē = Nр exp( |
|
Eg |
|
) |
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
ē |
|
|
|
|
k T |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Eg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ē ē Nē + |
|
|
|
|
||
ВЗ |
р+ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
ē р Nр |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
(T ) 0 exp( |
|
Eg |
) |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ln (T) |
|
|
|
k T |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln (T ) a b 1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
1/T