» » Характеристики электронного газа металла

Характеристики электронного газа металла

5 октября 2013, 12:38
Характеристики электронного газа металла
Существенное отличие электронного газа металла от обычного связано также с тем, что движение электронов, отличающихся малой массой, нельзя рассматривать в отрыве от их волновых свойств. Следует учитывать и влияние периодического поля положительных ионов на движение электронов. При определенных длинах волн, кратных межатомным расстояниям, происходит их полное внутреннее отражение в ячейках. Вследствие этого нарушается простая параболическая зависимость между энергией и импульсом (волновым числом), задаваемая ньютоновской механикой, и наблюдается дисперсия (рассеивание).

Энергетический спектр кристалла разбивается на ряд областей (зон), разрешенных или запрещенных для движения электронов в кристалле.

Если условия полного внутреннего отражения не выполняются, то электроны с этими волновыми векторами могут беспрепятственно распространяться по решетке. Если выполняются условия отражения, электроны отражаются атомной плоскостью и двигаться по решетке не могут. Так как К В квантовой механике принимает значение ряда дискретных чисел, это означает, что невозможен целый диапазон значений энергий.

Зоны квазинепрерывных значений энергий в К~- (или Р-) Пространстве называются Зонами Бриллюэна.

Вид зон Бриллюэна определяется размером и симметрией кристаллических ячеек металла. Например, в таких металлах, как α-железо, молибден с объемноцентрированными кубическими ячейками, содержится 1,48 электронов на атом, а в более плотных структурах меди, золота, алюминия или γ-железа с гранецентрированной кубической ячейкой — лишь 1,38 электронов на атом. Если сплавить медь с постепенно увеличивающимися количествами двухвалентного цинка или с трехвалентным алюминием или с четырехвалентным оловом, которые поставляют в электронный газ по 2, 3, 4 электрона на атом, то при достижении во всех этих сплавах электронной плотности примерно 1,38 произойдет превращение гранецентрированной решетки меди в объемноцентрированную и, естественно, тем раньше, чем выше валентность легирующего элемента.

Влияние достаточно сильного взаимодействия периодически чередующихся зарядов в решетке на движение электронов сказывается в том, что в металле нельзя считать каждый его электрон одинаковой и независимой структурной единицей движения.

Если бы нам удалось «качнуть» электрон, то вследствие его взаимодействия с ионами решетки раскачивается и вся кристаллическая решетка металла, но в разных металлах по-разному.

Квантовой механике удалось разобраться в структурных единицах движения в твердых телах и, в частности, в металлах.

Расскажите друзьям!
Заметили ошибку в тексте? Выделите её, нажмите Ctrl+Enter и мы всё исправим!
Смотрите также

Добавить комментарий