Донор электрона


Донор электрона

Донор в физике твёрдого тела (см. также полупроводники) -- примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Вводится при ковалентном типе связи. Бывают однозарядные и многозарядные доноры. Например, в кристаллах элементов IV группы периодической системы элементов (кремнии, германии) однозарядными донорами являются элементы V группы: фосфор, мышьяк, сурьма. Так как элементы пятой группы обладают валентностью 5, то четыре электрона образуют химическую связь с четырьмя соседними атомами кремния в решётке, а пятый электрон оказывается слабо связан (энергия связи порядка нескольких миллиэлектрон-вольт) и образует так называемый водородоподобный примесный центр, энергию которого просто оценить из решения уравнения Шрёдингера для атома водорода, принимая во внимание, что электрон в кристалле — квазичастица и по массе отличается от массы покоя электрона, а также, что электрон движется не в вакууме, а в среде с некой диэлектрической проницаемостью.

Схематическое изображение кремния с донорной примесью фосфора

Атомы донорных примесей, которые вводятся в полупроводник и отдают ему один или несколько электронов, создают избыток электронов и формируют так называемый полупроводник n-типа. Атом донора удерживает лишний электрон слабо, и при достаточной температуре этот электрон может перейти в зону проводимости и участвовать в электропроводности кристалла.

Дополнительный электрон, связанный с атомом донора, образует так называемый донорный уровень в запрещенной зоне. Донорный уровень называется мелким, если его энергия (отсчитываемая от дна зоны проводимости) сравнима с характерной энергией теплового движения при комнатной температуре kbT, где T - температура, а kB - постоянная Больцмана. Эта энергия составляет примерно 26 мэВ.

Лишний электрон притягивается кулоновской силой к иону донора, который имеет избыточный положительный заряд по сравнению с атомами полупроводника. Вследствие такого притяжения донорные уровни образуют водородоподобную серию с энергиями, которые можно рассчитать по формуле

 E_d = E_C - R_H \frac{m_e ^ * / m_0}{\varepsilon ^ 2} \frac{1}{n^2}

где Ed - энергия донорного уровня, EC - энергия дна зоны проводимости, RH - постоянная Ридберга (примерно 13,6 эВ),  m_e^{*} - эффективная масса электрона, m0 - масса свободного электрона,  \varepsilon - диэлектрическая проницаемость полупроводника, а n - целое число, которое может принемать значения от единицы до бесконечности, но практически важны лишь несколько самых низких уровней с малыми n.

Благодаря тому обстоятельству, что эффективные массы электронов в полупроводниках малы, а диэлектрические проницаемости довольно большие (порядка 10), энергия донорных уровней мала, а радиусы локализации соответствующих волновых функций довольно большие ~10 нм, распространяются на несколько периодов кристаллической решетки.


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Донор электрона" в других словарях:

  • донор электрона —  Electron Donor  Донор электрона   Молекула, легко отдающая электрон и при этом окисляющаяся …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • Донор (физика полупроводников) — Донор в физике твёрдого тела (см. также полупроводники) примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Вводится при ковалентном типе связи. Бывают однозарядные и многозарядные доноры. Например, в кристаллах элементов IV… …   Википедия

  • Донор (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Донор. Донор в физике твёрдого тела (см. также полупроводники)  примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу электрон. Вводится при ковалентном типе связи. Бывают однозарядные… …   Википедия

  • донор — Термин донор Термин на английском donor Синонимы Основание Льюиса Аббревиатуры Связанные термины акцептор, донорно акцепторное взаимодействие Определение (от лат. dono дарю) атом или молекула, отдающая акцептору электрон или электронную пару… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • ЭКСИПЛЕКСЫ — (от англ. excited complex), возбужденные мол. комплексы из двух или неск. молекул. Связь между молекулами, образующими комплекс, м. б. донорно акцепторной (частичный или полный перенос электрона) или экси тонной (вследствие делокализации… …   Химическая энциклопедия

  • Бактерии — Кишечная палочка (Escherichia coli) …   Википедия

  • Эубактерии — ? Бактерии Escherichia coli Научная классификация Надцарство: Прокариоты Царство …   Википедия

  • Жизнь на основе мышьяка — Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту …   Википедия

  • electron donor —  Electron Donor  Донор электрона   Молекула, легко отдающая электрон и при этом окисляющаяся …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • Фотосинтез —         Способность фототрофных бактерий к фотосинтезу, как и у растений, определяется наличием магнийсодержащих порфириновых пигментов хлорофиллов. Состав бактериальных хлорофиллов, называемых бактериохлорофиллами, отличается от хлорофиллов… …   Биологическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.