Раздел 1. Классификация твердых тел. Электронная теория Друде-Лоренца.

Кристаллические и некристаллические твердые тела. Классификация твердых тел по кристаллической структуре, физическим свойствам, химической связи и размерности электронного газа. Нанокристаллы. Фотонные кристаллы.

Используют различные критерии.

Кристаллические и некристаллические твердые тела.

Критерии: наличие дальнего и ближнего порядка.

Кристаллически твердые тела- упорядоченные системы, у которых атомы расположены в кристаллической решетке, обладающей трансляционной симметрией т.е. дальними порядками в расположении атомов в пространстве.

Некристаллические твердые тела- неупорядоченные системы, в которых отсутствует дальний порядок, т.е. имеет место ближний порядок.

Различают стеклообразные вещества и аморфные.

Аморфные твердые тела –сильно неупорядоченные системы.

Стеклообразные твердые тела –менее разупорядоченные системы с плотностью близкой к кристаллическим (в основном полупроводникам)

Классификация по свойствам.

Основной критерий – электропроводность(способность проводить электрический ток). В качестве параметра используют удельное сопротивление (ρ) и удельную проводимость (σ).

По ρ(σ) различают металлические (металлы) и неметаллические твердые тела.

Металлы- вещества, обладающие низким сопротивлением (высокой проводимость)

Неметаллические твердые тела –диэлектрики (изоляторы).

Полупроводники,полуметаллы.

Указанные твердые тела отличаются не только величиной (σ) ,но и характером температурной зависимости ρ(Т)[σ(Т)].

Металлы:ρ=ρо(1+αT), α – температурный коэффициент, изменение ρ(α>0) –положительный для М.

С ростом Т удельное сопротивление возрастает (ρ) ,т.к. в металлах концентрация электронов не изменяется с Т ,а их подвижность (μ) падает из-за рассеяния на атомах кристаллической решетки.

Полупроводники и диэлектрики.

ΔEа –энергия активации проводимости ,т.е. полупроводники и диэлектрик обладают проводимостью в возбужденном состоянии.

Смысл ΔEа – зависит от механизма проводимости и связан с шириной запрещённой зоны или энергией ионизации примеси.

Различия в электропроводности материалов и полупроводников:

Классификация неметаллических кристаллов по химической связи.

Ионная связь –ионные кристаллы – агрегаты, состоящие из положительных и отрицательных ионов. Являются диэлектриками со слабой ионной проводимостью (электронная отсутствует)

Ковалентная связь –ковалентные кристаллы с решётками алмаза,сфалерита или вюрцита –элементарные полупроводники и полупроводниковые соединения.

Вандервальсова связь –молекулярные кристаллы состоят из слабо связанных между собой молекул (органические кристаллы). Хорошие изоляторы.

Классификация по зонной структуре (энергетическому спектру) и симметрии кристаллических решеток.

Металлы обладают в основном 3-мя типами решёток : ОЦК, ГЦК и гексагональной

Высокопроводящие металлы обладают ГЦК –решёткой.

Полупроводники –алмазные решётки , типа сфалерита или вюрцита.

Диэлектрики – различные типы решёток(ионные кристаллы –ОЦК и ГЦК)