2014-02-13
1301
Рассмотрим процесс образования твердого тела из отдельных атомов. Пока они
 | изолированы, они имеют одинаковую схему энергетических уровней (см. рис.1а). По мере сжатия атомов до кристаллической решетки, то есть когда расстояния между атомами станут равными межатомным расстояниям в твердых телах, взаимодействия между атомами приводит к тому, что энергетические уровни смещаются, расщепляются и расширяются в зоны (см. рис.1б). Образуется зонный энергетический |
| Рис.1. |
спектр. Из рис.1 видно, что заметно расщепляются и расширяются лишь уровни внешних, валентных электронов, наиболее слабо связанных с ядрами и имеющих наибольшую энергию, а также более высокие уровни, которые в основном состоянии атома вообще незаняты. Уровни же внутренних электронов либо совсем не расщепляются, либо расщепляются слабо.
Энергия внешних электронов может принимать значения в пределах заштрихованных участков на рис.1., называемых разрешенными энергетическими зонами. Каждая разрешенная энергетическая зона вмещает столько близлежащих дискретных уровней, сколько атомов содержит кристалл: чем больше в кристаллах атомов, тем теснее расположены уровни в зоне.
Расстояния между соседними энергетическими уровнями в зоне составляет приблизительно 10-22 эВ. Так как оно столь ничтожно, то зоны можно считать практически непрерывными. Однако факт конечного числа уровней в зоне играет важную роль для распределения электронов по состояниям.
Разрешенные энергетические зоны разделены зонами запрещенных значений энергии, называемыми запрещенными энергетическими зонами. В запрещенных зонах электроны находиться не могут. Ширина зон (разрешенных и запрещенных) не зависит от размера кристалла. Разрешенные зоны тем шире, чем слабее связь валентных электронов с ядрами.
