最新06——1解析教學(xué)講義PPT.ppt

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1、06——1解析金屬氧化物的催化作用與催化氧化反應(yīng)一、金屬氧化物的催化作用二、催化氧化反應(yīng)三、幾個(gè)典型的催化氧化反應(yīng)實(shí)例金屬氧化物的催化作用半導(dǎo)體的能帶理論計(jì)量化合物非計(jì)量化合物導(dǎo)體：導(dǎo)帶中的自由電子可以從導(dǎo)帶的一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)絕緣體：滿帶中的電子不能從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)，滿帶中的電子不能導(dǎo)電半導(dǎo)體：絕對(duì)零度。。。。能帶被電子充滿有限溫度。。。。電子激發(fā)到空帶半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)帶—未被電子全充滿滿帶—被電子充滿空帶—沒有電子禁帶—沒有能級(jí)的區(qū)域分類：本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體定義由于計(jì)量化合物中沒有施主和受主，晶體中的準(zhǔn)自由電子或準(zhǔn)自由空穴不是由施主或者受主提供出來的

2、。這種由于電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生而形成的混合型導(dǎo)電稱為本征導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴數(shù)目是相等的雜質(zhì)半導(dǎo)體定義在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。1、本征半導(dǎo)體如：硅單晶、鍺單晶原子之間形成共價(jià)鍵，是價(jià)飽和狀態(tài)導(dǎo)帶中沒有電子（低溫），導(dǎo)電依靠溫度激發(fā)電子導(dǎo)電：n型導(dǎo)電空穴導(dǎo)電：p型導(dǎo)電本征半導(dǎo)體同時(shí)存在n型導(dǎo)電和p型導(dǎo)電溫度增加，價(jià)電子由滿帶到導(dǎo)帶的數(shù)目增加，導(dǎo)電能力增加，電阻減小。N型半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電性主要靠施主激發(fā)到導(dǎo)帶的電子P型半導(dǎo)體滿帶的電子可躍遷到受主能級(jí)，消滅了受主所束縛的空穴，同時(shí)在滿帶留下準(zhǔn)自由電

3、子空穴導(dǎo)電性質(zhì)來源于準(zhǔn)自由電子空穴施主：能提供準(zhǔn)自由電子的原子/雜質(zhì)受主：提供準(zhǔn)自由空穴或者接受電子的原子/雜質(zhì)2、雜質(zhì)半導(dǎo)體氧化物不是絕對(duì)均衡地按化學(xué)計(jì)量比組成；吸附外界雜質(zhì)。。。。。造成能帶圖中，在禁帶區(qū)域出現(xiàn)新能級(jí)施主能級(jí)——n型半導(dǎo)體（NegativeType）受主能級(jí)——p型半導(dǎo)體（PositiveType）施主能級(jí)：一個(gè)能級(jí)被電子占據(jù)時(shí)呈中性，不被電子占據(jù)時(shí)帶正電受主能級(jí)：一個(gè)能級(jí)不被電子占據(jù)時(shí)呈中性，被電子占據(jù)時(shí)帶負(fù)電施主能級(jí)使得費(fèi)米能級(jí)的能帶升高，受主能級(jí)使得費(fèi)米能級(jí)的能帶降低。P型半導(dǎo)體Ⅲ族，BSin型半導(dǎo)體Ⅴ族，AsSi費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米能級(jí)：是半導(dǎo)體中電子的平均位能，

4、與電子的脫出功相關(guān)電子脫出功：把一個(gè)電子從固體內(nèi)部拉到外部變成完全自由電子所需的能量，這個(gè)能量用以克服電子的平均位能，因此費(fèi)米能級(jí)到導(dǎo)帶頂間的能量差就是脫出功。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)和費(fèi)米能級(jí)高低相關(guān)。費(fèi)米能級(jí)費(fèi)米（Fermi）能級(jí)半導(dǎo)體物理中用Fermi能級(jí)來衡量固體中電子輸出的難易程度，EF越高，電子越容易輸出。能帶中能級(jí)的電子填充率，由Fermi－Dirac分布函數(shù)決定：當(dāng)T＝0K，E>EF,f=0E

5、帶中的空穴）p型電導(dǎo)率減小滿帶躍遷雜質(zhì)能級(jí)躍遷雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體脫出功和電導(dǎo)率的影響雜質(zhì)種類脫出功變化電導(dǎo)率變化n型半導(dǎo)體電導(dǎo)率變化p型半導(dǎo)體施主變小增大減小受主變大減小增大金屬氧化物半導(dǎo)體的類型1.計(jì)量化合物2.非化學(xué)計(jì)量化合物3.異價(jià)離子的取代1.計(jì)量化合物計(jì)量化合物是嚴(yán)格按照化學(xué)計(jì)量的化合物如：Fe3O4、Co3O4具有尖晶石結(jié)構(gòu)（AB2O4），在Fe3O4晶體中，單位晶胞內(nèi)包含32個(gè)氧負(fù)離子和24個(gè)鐵正離子，24個(gè)Fe正離子中有8個(gè)Fe2+和16個(gè)Fe3+，即：Fe2+Fe23+O4。這種半導(dǎo)體也稱本征半導(dǎo)體。2.非化學(xué)計(jì)量化合物①含過多正離子的非計(jì)量化合物②含過多負(fù)離子的非計(jì)量化

6、合物③正離子缺位的非計(jì)量化合物④負(fù)離子缺位的非計(jì)量化合物①含過多正離子的非計(jì)量化合物如：ZnO其Zn過量，過量的Zn將出現(xiàn)在晶格的間隙處。為了保持電中性，Zn+拉一個(gè)電子e在附近，形成（eZn+）。這個(gè)e在一定的溫度激勵(lì)下，可脫離這個(gè)Zn的束縛，形成自由電子，被稱為準(zhǔn)自由電子。溫度↑，e的能量↑，準(zhǔn)自由電子是ZnO導(dǎo)電性質(zhì)的來源。這種半導(dǎo)體稱為n-型半導(dǎo)體。②含過多負(fù)離子的非計(jì)量化合物由于負(fù)離子的半徑較大，在晶格的孔隙處不易容納一個(gè)較大的負(fù)離子，所以間隙負(fù)離子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較少。（目前只發(fā)現(xiàn)UO2+X）③正離子缺位的非計(jì)量化合物如：NiO，Ni2+缺位為了保持電中性空穴在溫度不太高時(shí)就容

7、易脫離Ni，在化合物中移動(dòng)，T↑，能量↑，這個(gè)化合物由于準(zhǔn)自由空穴是導(dǎo)電的來源，稱p-型半導(dǎo)體。④負(fù)離子缺位的非計(jì)量化合物V2O5中O2-缺位為n-型半導(dǎo)體3.異價(jià)離子的取代用異價(jià)離子取代化合物中的離子也是形成雜質(zhì)半導(dǎo)體的途徑。外來離子的半徑不大于原來離子半徑的時(shí)候，外來離子可占據(jù)原離子的晶格位置，為了維持晶格的電中型，在晶格中會(huì)引起鄰近離子價(jià)態(tài)的變化：高價(jià)態(tài)離子取代時(shí)，將促進(jìn)電子導(dǎo)電，促進(jìn)n型；低價(jià)態(tài)離子取代時(shí)，將促進(jìn)空穴導(dǎo)電，促進(jìn)P型。外來離子半徑過大