А. Ф. Новиков строение вещества
жүктеу/скачать 2,4 Mb. Pdf көрінісі
|
|
74 Квантово-механический расчет энергии ковалентного кристалла приводит к знакомой уже формуле М. Борна. Энергии решетки для ковалентных кристаллов по порядку величины соответствуют ионным и наиболее прочным металлическим кристаллам. Энергетические зоны в алмазоподобных кристаллах Поскольку алмазная решетка представляет собой систему многих взаимодействующих частиц, то для нее также характерно образование энергетических зон вместо дискретных уровней для изолированных атомов. Однако первоначальная гибридизация электронных орбиталей атома углерода придает зонной диаграмме некоторые особенности. На рис.53 представлена зонная диаграмма кристалла алмаза. В ней при равновесном расстоянии между атомами появляется некоторый интервал значений энергии, которыми электроны в данной решетке обладать не могут. Ниже этого интервала располагаются энергетические уровни перекрывающихся гибридизованных электронов, обеспечивающих ковалентную связь в кристалле алмаза. При температуре 0 К все электроны кристалла находятся как раз в этой нижней зоне. Если рассечь приведенную на рис.53 диаграмму вертикалью, соответствующей равновесному расстоянию между атомами, то можно получить некоторую ха- рактерную для данного кристалла зонную картину (рис.53, слева.). Нижняя зона этой зонной диаграммы получила название валентной зоны. Следующая за ней зона энергий, которыми электроны в кристалле обладать не могут, это запрещенная зона. При любой температуре, отличной от нуля, в кристалле появляется большее или меньшее число электронов, которые благодаря флуктуациям энергии в разных местах кристалла, приобретают энергию, достаточ- ную для преодоления запрещен- ной зоны и перехода в зону более высоких энергий, где электроны получают возможность смещаться под действием электрического поля, то есть осуществлять электрическую проводимость. Эта зона более высоких значений энергий получила название зоны проводимости. Квантово-механическая теория, использующая для объяснения свойств твердых тел рассмотренные понятия, называется зонной теорией твердого тела. Зонная теория развита в настоящее время практически для всех типов |