过渡金属氧化物能带上是金属还是半导体

过渡金属氧化物能带上是金属还是半导体,第1张

过渡金属氧化物既能带上金属性质,也能带上半导体性质,这是由于它们的电子结构的特殊性决定的。过渡金属氧化物的电子结构是由一层金属核心电子层和一层外围电子层组成的,这两层电子层之间的电子转移能力很强,使得这些物质具有金属性质和半导体性质的双重性质。因此,您可以说过渡金属氧化物既能带上金属性质,也能带上半导体性质。

半导体能带理论 分析半导体能带理论,必须从能级,能带,禁带,价带,导带开始。因此分析如下: 能级(Enegy Level):在孤立原子中,原子核外的电子按照一定的壳层排列,每一壳层容纳一定数量的电子。每个壳层上的电子具有分立的能量值,也就是电子按能级分布。为简明起见,在表示能量高低的图上,用一条条高低不同的水平线表示电子的能级,此图称为电子能级图。能带(Enegy Band):晶体中大量的原子集合在一起,而且原子之间距离很近,以硅为例,每立方厘米的体积内有5×1022个原子,原子之间的最短距离为0.235nm。致使离原子核较远的壳层发生交叠,壳层交叠使电子不再局限于某个原子上,有可能转移到相邻原子的相似壳层上去,也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去,这种现象称为电子的共有化。从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异,与此相对应的能级扩展为能带。 禁带(Forbidden Band):允许被电子占据的能带称为允许带,允许带之间的范围是不允许电子占据的,此范围称为禁带。原子壳层中的内层允许带总是被电子先占满,然后再占据能量更高的外面一层的允许带。被电子占满的允许带称为满带,每一个能级上都没有电子的能带称为空带。 价带(Valence Band):原子中最外层的电子称为价电子,与价电带。 导带(Conduction Band):价带以上能量最低的允许带称为导带。 导带的底能级表示为Ec,价带的顶能级表示为Ev,Ec与Ev之间的能量间隔称为禁带Eg。 半导体的导电作用是通过带电粒子的运动(形成电流)来实现的,这种电流的载体称为载流子。半导体中的载流子是带负电的电子和带正电的空穴。对于不同的材料,禁带宽度不同,导带中电子的数目也不同,从而有不同的导电性。例如,绝缘材料SiO2的Eg约为5.2eV,导带中电子极少,所以导电性不好,电阻率大于1012Ω·cm。半导体Si的Eg约为1.1eV,导带中有一定数目的电子,从而有一定的导电性,电阻率为10-3—1012Ω·cm。金属的导带与价带有一定程度的重合,Eg=0,价电子可以在金属中自由运动,所以导电性好,电阻率为10-6—10-3Ω·cm。


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