Редактирование: Металл
Перейти к навигации
Перейти к поиску
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий ниже, чтобы убедиться, что это нужная вам правка, и запишите страницу ниже, чтобы отменить правку.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 57: | Строка 57: | ||
[[Файл:Схема заполнения энергетических зон металла (а), полуметалла (б) и диэлектрика или полупроводника (в).jpg|мини|right|500px|Схема заполнения энергетических зон металла (а), полуметалла (б) и диэлектрика или полупроводника (в). Жирные линии ограничивают заполненные состояния ℰ<sub>(p)</sub>, тонкие – пустые состояния, штриховая линия – уровень Ферми ℰ<sub>F</sub> при температуре 0 К; p<sub>макс</sub> – максимальный квазиимпульс, соответствующий границе зоны Бриллюэна.]]Зонный характер спектра и [[Паули принцип]] позволяют сформулировать принципиальное отличие металлов от диэлектрика. Tак как в каждую зону может «поместиться» не более <math>2N</math> электронов (<math>N</math> – число атомов в кристалле), то в зависимости от числа электронов, приходящихся на 1 атом, и взаимного расположения зон могут осуществляться два случая: либо в основном состоянии (при <math>T=0 К</math>) имеются зоны, частично заполненные электронами (рис. а, б), либо есть только целиком заполненные зоны и пустые (рис. в). В первом случае кристалл является металлом (рис. б соответствует полуметаллу), во втором – диэлектриком (или полупроводником). | [[Файл:Схема заполнения энергетических зон металла (а), полуметалла (б) и диэлектрика или полупроводника (в).jpg|мини|right|500px|Схема заполнения энергетических зон металла (а), полуметалла (б) и диэлектрика или полупроводника (в). Жирные линии ограничивают заполненные состояния ℰ<sub>(p)</sub>, тонкие – пустые состояния, штриховая линия – уровень Ферми ℰ<sub>F</sub> при температуре 0 К; p<sub>макс</sub> – максимальный квазиимпульс, соответствующий границе зоны Бриллюэна.]]Зонный характер спектра и [[Паули принцип]] позволяют сформулировать принципиальное отличие металлов от диэлектрика. Tак как в каждую зону может «поместиться» не более <math>2N</math> электронов (<math>N</math> – число атомов в кристалле), то в зависимости от числа электронов, приходящихся на 1 атом, и взаимного расположения зон могут осуществляться два случая: либо в основном состоянии (при <math>T=0 К</math>) имеются зоны, частично заполненные электронами (рис. а, б), либо есть только целиком заполненные зоны и пустые (рис. в). В первом случае кристалл является металлом (рис. б соответствует полуметаллу), во втором – диэлектриком (или полупроводником). | ||
В металлах граница заполнения уровней электронами (энергия Ферми <math>\mathcal E_F</math>) попадает в разрешённую зону. Соответствующая ей изоэнергетическая поверхность <math> | В металлах граница заполнения уровней электронами (энергия Ферми <math>\mathcal E_F</math>) попадает в разрешённую зону. Соответствующая ей изоэнергетическая поверхность <math>ℰ({\bf p})=ℰ_F</math> (поверхность Ферми) отделяет область занятых электронами состояний от свободных в импульсном пространстве. | ||
[[Файл:Поверхности Ферми вольфрама (а) и гадолиния (б).jpg|мини|right|300px|Поверхности Ферми вольфрама (а) и гадолиния (б).]]Поверхности Ферми щелочных металлов ([[литий]], [[натрий]], [[калий]], [[рубидий]], [[цезий]]) – почти идеальные сферы. Это не означает, что электроны этих металлов не испытывают влияния ионов. Их эффективные массы отличаются от массы свободного электрона <math>m_0</math>, например у натрия <math>m=1,24m_0</math>. У всех металлов, кроме перечисленных, поверхности Ферми имеют сложную форму. | [[Файл:Поверхности Ферми вольфрама (а) и гадолиния (б).jpg|мини|right|300px|Поверхности Ферми вольфрама (а) и гадолиния (б).]]Поверхности Ферми щелочных металлов ([[литий]], [[натрий]], [[калий]], [[рубидий]], [[цезий]]) – почти идеальные сферы. Это не означает, что электроны этих металлов не испытывают влияния ионов. Их эффективные массы отличаются от массы свободного электрона <math>m_0</math>, например у натрия <math>m=1,24m_0</math>. У всех металлов, кроме перечисленных, поверхности Ферми имеют сложную форму. |