Главная arrow Публикации arrow Тонкие пленки оксидов переходных металлов (ОПМ) arrow Электронное строение и физические св-ва ОПМ
Main Menu
 Главная
 Новости
 Публикации
 Литографические процессы
 Базовые основы наноэлектроники и Одноэлектроника
 Тонкие пленки оксидов переходных металлов (ОПМ)
 Другие статьи
 Нано-элементы для обработки оптической информации
 FAQ
 Ссылки
 Контакты

Who's Online
На сайте:
21 гостей

Hit Counter
726258 посетителей

Наш баннер:
Мы будем рады, если вы разместите на своем сайте нашу кнопочку
NANO_Technologies


Newsflash
В 1982 г. Г. Бининг и Г. Рорер создали первый сканирующий туннельный микроскоп (СТМ).

 20 November 2018
Электронное строение и физические св-ва ОПМ   Версия для печати  Отправить на E-mail 
Опубликовал Irina Bolshakova  
04 December 2004

Большинство ОПМ являются полупроводниками или диэлектриками с ширинами запрещённой зоны 1-5 эВ. Целый ряд оксидов, однако, проявляют свойства металлов и полуметаллов – в основном состоянии или на металлической стороне перехода металл-изолятор. Важную роль в свойствах этих соединений играют дефекты собственной и примесной природы. Способность переходных элементов менять валентное состояние, наличие неподеленных пар электронов у атомов кислорода, лёгкость обмена кислородом с окружающей средой, различные примесные центры создают разнообразие дефектов, которые, образуя дискретные уровни в запрещённой зоне, существенно влияют на физико-химические свойства рассматриваемых веществ.

Рис.1 Зонная структура V2O5 (1) и энергетическая диаграмма кластера VO6 (2).


Обычно различают два класса оксидов переходных металлов: оксиды, в которых ион металла имеет d0 - электронную конфигурацию, и оксиды с частично заполненной d – оболочкой (таблица 1). Первый класс оксидов имеет заполненную 2р-валентную зону кислорода и пустую d-зону проводимости металла и являются изоляторами. Энергетические щели находятся в интервале 3-5 эВ. Типичная зонная схема таких ОПМ (на примере V2O5 ) представлена на рис.1.
Многие из них теряют кислород при высоких температурах, становясь нестехиометрическими. Потеря кислорода или включение в эти оксиды атомов электроположительного металла вводит электроны в зону проводимости. Природа электронной проводимости материала зависит от силы электрон-фононного взаимодействия и от ширины зоны проводимости, получаемой из d-состояний металла. Когда взаимодействие велико, а зона узкая, образуются поляроны малого радиуса, и такие материалы проявляют прыжковую проводимость (NaxV2O5). Если зона проводимости широкая, материал проявляет металлические свойства (NaxWO3).

ОПМ, содержащие частично заполненные d-состояния, могут обладать свойствами металлов или полупроводников. Некоторые из них обнаруживает температурно-зависимые переходы неметалл – металл.
Оксиды металлов с dn-конфигурацией проявляют металлические свойства, когда перекрытие между орбиталями валентных оболочек атомов большое. Можно различать два типа металлического поведения: одно обусловлено сильным катион-катионным взаимодействием, возникающим в результате незначительного расстояния катион-катион, а другое обусловлено сильным катион-анионным взаимодействием, возникающим в результате большого ковалентного смещения 2p-орбиталей кислорода с d-орбиталями катиона .

Диэлектрическая щель ОПМ с dn-конфигурацией, проявляющих свойства неметаллов, может иметь как корреляционную природу, так и зонную (структурно-обусловленную). В последнем случае полностью заполненная валентная зона образована, как правило, 2p-уровнями кислорода, а зона проводимости – d-уровнями металла; кроме того, в формирование зонной структуры вносят вклад также эффекты p-d гибридизации.

Таблица 1. Примеры различных типов оксидов переходных металлов

оксиды d0-металлов
Sc2O3, TiO2, V2O5, CrO3, ZrO2, Nb2O5, MoO3, HfO2, Ta2O5, WO3

Диамагнитные полупроводники или диэлектрики без примесей; при допировании или слабом восстановлении проявляют примесную проводимость n – типа

оксиды dn-металлов
SiTiO, NbO, CrO2, MoO2, WO2, IrO2,
Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7, Ti5O9, V2O3, V3O5, V4O7, VO2, NbO2

Металлические, парамагнетики Паули.
Проявляют температурно-индуцированный переход неметалл-металл
MnO, FeO, CaO, NiO, Cr2О3, Fe2O3,
Моттовские диэлектрики

 

Последнее обновление ( 10 December 2004 )

Most Read
Методы получения тонкопленочных структур
Квантовые ямы, нити, точки
Физические основы наноэлектроники
Получение нанокристаллических пленок ванадия, исследование их свойств
Сайт Нано Технологии

Shout It!

Имя:

Сообщение:


 
Go to top of page  Главная | Новости | Публикации | FAQ | Ссылки | Контакты |
Mambo 
Copyright © 2002-2005 Stefanovich G.B. & Bolshakova I.P.

НОЦ Плазма Петрозаводский государственный университет