Félvezetők és Szigetelők Színgenerációs Mechanizmusa

Félvezetők és szigetelők színképző mechanizmusa

A vezetők, a félvezetők és a szigetelők közötti lényeges különbség a sávrés hiánya. Egy karmesterben a valencia sáv és a vezető sáv átfedésben vannak. Nincs rés közöttük. Az elektronok könnyen mozognak. A félvezetőkben és a szigetelőkben azonban van különbség a valencia sáv és a vezető sáv között. A különféle anyagok rés szélessége eltérő, és a szigetelők rés szélessége sokkal szélesebb, mint a félvezetőké. Egy félvezetőben a valenciasávú elektronok elegendő energiát vesznek fel ahhoz, hogy a vezetőképességet könnyen átvezethessék a vezetősávba. Egy szigetelőben a valenciasávú elektronok nem tudnak energiát szerezni a rés szélességén túl a hő gerjesztésből és ugrálhatnak a vezető sávra. Ezért kevés elektron van a szigetelő vezető sávjában, tehát szinte nincs vezetőképesség.

A természetben található félvezetők és szigetelők általában olyan kerámiákat és polimereket foglalnak magukban, amelyek sávrésekkel rendelkeznek. A látható fény hullámhossz-tartománya 380-760 nm, és a legintenzívebb ibolya fény fotonenergiája körülbelül 3,2ev. Ha a szigetelő sávrése meghaladja a 3,2eV-t, akkor a szigetelő nem absorbál látható fényt, amely teljesen átvihető. Ezen a ponton a szigetelő anyag színét elsősorban annak mikroszerkezete befolyásolja. Például a monokristályos alumínium-oxid átlátszó; A különféle szemcsék eltérő törésmutatója miatt a polikristályos alumínium-oxid miatt a beeső fény szóródása a kristály belső terjedése során csökkenti az anyag átlátszóságát; A polikristályos vagy porózus alumínium-oxid teljesen átlátszatlan a beeső fény nagyobb szétszóródása miatt. Az anyag fehér.

A tipikus ionos vegyületek csak a magasabb frekvenciájú ultraibolya tartományban képesek abszorbeálni a fényt, az optikai tartományban nem. Ezért a tipikus ionos vegyületek általában színtelen vagy fehér szilárd anyagok. Amikor a vegyület fémkationja és anionja polarizálódik egymással, az elektron-felhő bizonyos mértékben átfedésben van, és bizonyos kovalenciát mutat. Amikor a vegyület kovalenciája eléri egy bizonyos fokot, akkor elnyeli a színes fény egy részét, így a vegyület bizonyos színűnek tűnik. A vegyület kovalenciájának növekedésével a látható fény abszorpciós tartománya növekszik, és a vegyület színe fokozatosan elmélyül. Kovalenciája a fémkationok és anionok polarizációjától és deformálhatóságától függ. Ha az ionok polarizációja és deformációja nagy, akkor a vegyület erős kovalenciájú és sötét színű.

Általában véve, a pár nélkül álló elektronok nagyobb valószínűséggel vesznek fel energiát és ugrálnak, mint a páros elektronok, tehát a legtöbb színes anyag, amelyben páratlan elektronokat tartalmaznak, mint például Fe3 +, Cu2 + stb. a fenti feltételek közül:

(1) páratlan elektronokat tartalmaznak;

(2) Az orbitális pályák közötti energiakülönbség az elektron keringési energiájának megoszlása után a látható fény energiatartományába esik.

A közönséges átmeneti fémionok gyakran komplexek, például hidrátok, ammónia-komplexek, cianid-komplexek formájában léteznek. Ezeket gyakran kíséri a d orbitális energiaszint megoszlása a komplexek kialakításának folyamatában, ami a komplexek és maguk a ligandumok tulajdonságai. A d elektronnak eredetileg öt azonos energiájú pályája volt: dxy dyz DZX dx2-y2 dz2. Az első három közülük 45 fokos szöget zár be a koordinátatengellyel. A Dx2-y2 az xy síkon helyezkedik el, ugyanabban az irányban, mint a koordinátatengely. Az Dz2 súlyzó alakú, gyűrűvel és a z tengely mentén nyúlik.

A komplexek kialakulásának folyamatában az ligandumok különböző mértékben befolyásolják és korlátozzák ezt az ötféle orbitáliát. Például, figyelembe véve az oktaéderes koordinációs konfigurációs hidrátot, amelynek koordinációs száma 6, mivel a ligand éppen a középső ion három tengelyének irányában található, vagyis ellentétes a dx2-y2dz2 kiterjesztési irányával, akkor a két d A középső ion pályája visszatükröződik a ligand negatív töltése által, és az energia jelentősen növekszik. A másik három d pálya a ligandummal lép fel, és az energiaváltozás sokkal kisebb, mint a dx2-y2dz2é. A középső ion db pályáját ezután két csoportra osztják: a viszonylag nagy energiájú dx2-y2dz2 és a viszonylag alacsony energiájú Dxy dyz DZX, amelyeknek energiakülönbsége (1,99 · 10–19j és 5,96 · 10–19j között) részben eshet a látható fény tartományában (5,5 · 10–19 és 3,0 · 10–19). A D elektronok könnyen ugrálnak a két orbitális sorozat között, és olyan színű fényt kapnak, amelyet az emberi szem képes érzékelni.

A szerves polimer anyagok azonban többnyire a vegyületek olyan csoportját képezik, amelyek kovalens kötések. A teljesen kötésekből álló telített szerves molekulák szerkezete viszonylag szilárd, és nagyobb energiára van szükség az elektronok gerjesztéséhez. Ezért az abszorbeált fényhullám a távoli ultraibolya tartományban van nagyobb frekvenciával, ami meghatározza, hogy a kötések által keltett telített szerves vegyületek színtelenek.

2.3 a blokkok és porok szín jellege
Röviden: az ömlesztett anyag színének lényege, legyen az akár vezető, félvezető, akár szigetelő, a látható fény szelektív elnyelése.

PVD dekoratív színes bevonatoló gép, forduljon az IKS PVD-hez ， E-mail ： iks.pvd@foxmail.com