229

A HibUl. IM1U.1 .Vvu    r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. »N TOS >*}

7 12 TEORIA PASMOWA CIAŁA STAŁEGO METALE, PÓŁPRZEWODNIKI I IZOLATORY 229

Niceo bardziej szczegółowy schemat powstawania pasm energetycznych w przypadku metalicznego sodu przedstawiono nu rys, 7.18 Na osi odciętych wykresu zaznaczono odległość między atomami, na osi rzędnych — energię. Gdy odległości między atomami są znaczne, poziomy energetyczne są takie same. jak w oddzielnych atomach. W miarę zbliżania się atomów i zdążania odległości między nimi do wartości /•<,, odpowiadającej odstępowi dwóch najbliższych siebie węzłów w sieci przestrzennej, rozszczepieniu ulega najpierw potrójnie /degenerowany poziom energetyczny orbitali 3p nie obsadzonych elektronami, a następnie poziom 3s obsadzony w połowie. Nakładanie się orbitali odpow iadających głębiej położonym powłokom elektronowym jest znikome i wobec lego poziomy 2p, li. l.r nic ulegają w sieci rozszczepieniu.

Rys. 7.18. RozszezćpjeiiHr poziomów energetycznych Moniu sodu w zależnoiei od odległości między aiomami w sieci przestrzennej

Jak wynika ze schematu, poziomy 3.v i 3/» ulegają tak silnemu rozszczepieniu, że powstałe z nich pasma zachodzą na siebie, tworząc w istocie jedno wspólne pasmo. W tworzeniu orbitali zdelokałizowanych brały udział 4 otbitale każdego atomu <3s, 3p„ 3p,. 3p_:). Łączna liczba zdelokałizowanych orbitali wynosi 4N dla N atomów i może pomieścić 8.V elektronów, Ponieważ każdy atom sodu rozporządza tylko jednym elektronem walencyjnym, pasmo pozostaje tylko częściowo wypełnione elektronami. Tego rodzaju szerokie pasma energetyczne tylko częściowo zajęte przez elektrony są charakterystyczne dla metali W temperaturze zera bezwzględnego zajęte są tylko poziomy najniżej położone. Na każdym z. nich znajdują się dwa elektrony o przeciwnie skierowanych spinach. Najwyższy poziom, który w tych warunkach jest jeszcze zajęty, nosi nazwę poziomu Fermiego. W miarę podwyższania temperatury elektrony przechodzą na wyższe poziomy, dotąd nic obsadzone. Oczywiście najłatwiej mogą ulec wzbudzeniu elektrony położone w pobliżu poziomu Fermiego, którym wystarczają najmniejsze kwanty energii Elektrony położone głębiej wymagają znacznie większych kwantów energii, gdyż wszystkie najbliższe poziomy są zajęte.

Rzeczywiste występowanie pasm energetycznych postulowanych przez teorię potwierdzają badania Izoelektronowych widm metali tpor, p. 8 9). Na rysunku 7.19 przed sta-