Bərk cisimlərin zona nəzəriyyəsi. Zonaların yaranması
Əvvəlki mühazirələrdə qeyd olunmuşdu ki, klassik elektron nəzəriyyəsinə görə elektron maddi nöqtə olub, klassik mexanika qanunlarına tabedir. Bu nəzəriyyə XX əsrin əvvəllərində elektronun aşkar olunan bəzi xüsusiyyətlərini nəzərə almır. Həmin xüsusiyyətləri kvant mexanikası nəzərə alır. Atom nüvədən və onun ətrafında fırlanan elektronlardan ibarətdir. Elektronların orbitləri ixtiyari olmayıb, dəqiq təyin olunmuşdur. Elektronların bu hallardakı enejiləri diskret qiymətlər sırasını yaradır. Atomdakı elektronlar müəyyən enerji səviyyələrində yerləşə bilrlər. Bu səviyyələrin tutulması Pauli prinsipi ilə baş varir. Başlanğıc hal üçün qəbul edək ki, hər hansı maddə N sayda izolə olunmuş atomlardan ibarətdir. Nə qədər ki, bu atomlar izolə olunmuşdur, onların enerji səviyyələrinin sxemi tamamilə uyğun olacaqdır.Atomlar bir-birinə yaxınlaşdıqca, onlar arasında güclənən qarşılıqlı təsir enerji səviyyələrinin vəziyyətinin dəyişməsinə gətirəcək. Bütün elektronlar üçün eyni olan bir səviyyə əvəzinə N sayda bir-birinə çox yaxın olan, lakin fərqli səviyyələr yaranacaq. Beləliklə, izolə olunmuş atomun hər bir səviyyəsi N sayda sıx yerləşmiş səviyyələrə parçalanaraq, təbəqə və ya zona yaradacaq.
Müxtəlif səviyyələrin parçalanma dərəcələri eyni deyildir. Ən çox həyəcanlanan valent elektronların səviyyələridir. Daxili elektronlarla tutulmuş səviyyələr isə az həyəcanlanırlar.
Beləliklə, bərk cisimlərdəki elektronların enerjilərinin qiymətləri, təbəqələr sistemi yaradır ki, bunlarda da elektronların enerjilərinin ala biləcək qiymətləri demək olar ki,kəsilməz (kvazikəsilməz) dəyişəcək. Bu təbəqələr, bir-birindən elektronların enerjilərinin mümkün qiymətlər ala bilmədiyi təbəqələrlə ( qadağan zonası) ayrılırlar. İcazəli zonalar çox yaxın yerləşmiş enerji səviyyələrindən ibarətdir. Elektronun icazəli zonanın bir səviyyəsindən digərinə keçid enerjisi çox azdır.
Kristalda N sayda atomun birləşməsinə baxaq. Bütün N saydakı atomların diskret enerji səviyyələri eyni olacaq. Atomlar yaxınlaşarkən, Paulinin qadağan prinsipi səviyyələrin parçalanmsına səbəb olacaq: bir səviyyə əvəzinə N səviyyə - enerji zonası yaranacaq.
Parçalanma Pauli prinsipinə əsaslanıb:
Ümumiləşmiş sistemdə eyni bir halda iki elektron ola bilməz.
İzolə olunmuş atomdakı səviyyələrin tutulmuş və ya boş olmasından asılı olmayaraq, bu səviyyələr parçalanacaqlar.
Valent zonası – izolə olunmuş atomun sonuncu tutulmuş səviyyədən alınır.
Kristaldakı atomların sayının çox olması ilə əlaqədar olaraq, zonadakı səviyyələr çox yaxın yerləşirlər : səviyyələr arasındakı məsafə ~ 10-22 eV tərtibindədir. Səviyyənin təbii eni də həmin tərtibdədir; ona görə də enerjinin dəyişməsi kvazikəsilməz olur, lakin zonadakı mümkün halların sayı azdır ( kristaldakı atomların sayı qədər).
Metallar,_dielektriklərvə_yarımkeçiricilər'>Metallar, dielektriklərvə yarımkeçiricilər
Zonalar nəzəriyyəsi metalların, dielektrik və yarımkeçiricilərin mövcudluğunu vahid nəzəriyyədən izah etməyə imkan verir.
Halların elektronlarla tutulma dərəcəsindən və qadağan zonasının enindən asılı olaraq aşağıdakılar ola bilər:
Metallar
Valent elektronları bütün həcm üzrə sərbəst gəzə bilirlər.
Yarımkeçiricilər Dielektriklər
Dostları ilə paylaş: |
