最新06——1解析教学讲义PPT.ppt

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1、06——1解析金属氧化物的催化作用与催化氧化反应一、金属氧化物的催化作用二、催化氧化反应三、几个典型的催化氧化反应实例金属氧化物的催化作用半导体的能带理论计量化合物非计量化合物导体：导带中的自由电子可以从导带的一个能级跃迁到另一个能级绝缘体：满带中的电子不能从一个能级跃迁到另一个能级，满带中的电子不能导电半导体：绝对零度。。。。能带被电子充满有限温度。。。。电子激发到空带半导体能带结构导带—未被电子全充满满带—被电子充满空带—没有电子禁带—没有能级的区域分类：本征半导体杂质半导体本征半导体定义由于计量化合物中没有施主和受主，晶体中的准自由电子或准自由空穴不是由施主或者受主提供出来的

2、。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。本征半导体中自由电子和空穴数目是相等的杂质半导体定义在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。1、本征半导体如：硅单晶、锗单晶原子之间形成共价键，是价饱和状态导带中没有电子（低温），导电依靠温度激发电子导电：n型导电空穴导电：p型导电本征半导体同时存在n型导电和p型导电温度增加，价电子由满带到导带的数目增加，导电能力增加，电阻减小。N型半导体半导体的导电性主要靠施主激发到导带的电子P型半导体满带的电子可跃迁到受主能级，消灭了受主所束缚的空穴，同时在满带留下准自由电

3、子空穴导电性质来源于准自由电子空穴施主：能提供准自由电子的原子/杂质受主：提供准自由空穴或者接受电子的原子/杂质2、杂质半导体氧化物不是绝对均衡地按化学计量比组成；吸附外界杂质。。。。。造成能带图中，在禁带区域出现新能级施主能级——n型半导体（NegativeType）受主能级——p型半导体（PositiveType）施主能级：一个能级被电子占据时呈中性，不被电子占据时带正电受主能级：一个能级不被电子占据时呈中性，被电子占据时带负电施主能级使得费米能级的能带升高，受主能级使得费米能级的能带降低。P型半导体Ⅲ族，BSin型半导体Ⅴ族，AsSi费米能级费米能级：是半导体中电子的平均位能，

4、与电子的脱出功相关电子脱出功：把一个电子从固体内部拉到外部变成完全自由电子所需的能量，这个能量用以克服电子的平均位能，因此费米能级到导带顶间的能量差就是脱出功。半导体的导电性质和费米能级高低相关。费米能级费米（Fermi）能级半导体物理中用Fermi能级来衡量固体中电子输出的难易程度，EF越高，电子越容易输出。能带中能级的电子填充率，由Fermi－Dirac分布函数决定：当T＝0K，E>EF,f=0E

5、带中的空穴）p型电导率减小满带跃迁杂质能级跃迁杂质对半导体脱出功和电导率的影响杂质种类脱出功变化电导率变化n型半导体电导率变化p型半导体施主变小增大减小受主变大减小增大金属氧化物半导体的类型1.计量化合物2.非化学计量化合物3.异价离子的取代1.计量化合物计量化合物是严格按照化学计量的化合物如：Fe3O4、Co3O4具有尖晶石结构（AB2O4），在Fe3O4晶体中，单位晶胞内包含32个氧负离子和24个铁正离子，24个Fe正离子中有8个Fe2+和16个Fe3+，即：Fe2+Fe23+O4。这种半导体也称本征半导体。2.非化学计量化合物①含过多正离子的非计量化合物②含过多负离子的非计量化

6、合物③正离子缺位的非计量化合物④负离子缺位的非计量化合物①含过多正离子的非计量化合物如：ZnO其Zn过量，过量的Zn将出现在晶格的间隙处。为了保持电中性，Zn+拉一个电子e在附近，形成（eZn+）。这个e在一定的温度激励下，可脱离这个Zn的束缚，形成自由电子，被称为准自由电子。温度↑，e的能量↑，准自由电子是ZnO导电性质的来源。这种半导体称为n-型半导体。②含过多负离子的非计量化合物由于负离子的半径较大，在晶格的孔隙处不易容纳一个较大的负离子，所以间隙负离子出现的机会较少。（目前只发现UO2+X）③正离子缺位的非计量化合物如：NiO，Ni2+缺位为了保持电中性空穴在温度不太高时就容

7、易脱离Ni，在化合物中移动，T↑，能量↑，这个化合物由于准自由空穴是导电的来源，称p-型半导体。④负离子缺位的非计量化合物V2O5中O2-缺位为n-型半导体3.异价离子的取代用异价离子取代化合物中的离子也是形成杂质半导体的途径。外来离子的半径不大于原来离子半径的时候，外来离子可占据原离子的晶格位置，为了维持晶格的电中型，在晶格中会引起邻近离子价态的变化：高价态离子取代时，将促进电子导电，促进n型；低价态离子取代时，将促进空穴导电，促进P型。外来离子半径过大