مکانیسم تولید رنگ نیمه هادی ها و عایق ها

مکانیسم تولید رنگ نیمه هادی ها و عایق ها

تفاوت اساسی بین هادی ها و نیمه هادی ها و عایق ها عدم وجود شکاف باند است. در یک هادی ، باند Valence و باند رسانایی با هم همپوشانی دارند. هیچ شکافی بین آنها وجود ندارد. الکترون ها به راحتی حرکت می کنند. با این حال ، در نیمه هادی ها و عایق ها ، بین باند والانس آنها و باند راهنما فاصله وجود دارد. عرض شکاف مواد مختلف متفاوت است ، و فاصله شکاف عایق ها بسیار گسترده تر از نیمه هادی ها است. در یک نیمه هادی ، الکترونهای باند Valence انرژی کافی را جذب می کنند تا بتوانند به راحتی هدایت را به باند انتقال رسانند. در یک عایق ، الکترون های باند ولتاژ نمی توانند انرژی فراتر از عرض شکاف را از تحریک حرارتی بدست آورند و به باند رسانا پرش کنند. بنابراین ، تعداد کمی از الکترون در باند رسانای یک عایق وجود دارد ، بنابراین تقریباً هیچ هدفی وجود ندارد.

نیمه هادی ها و عایق های موجود در طبیعت معمولاً شامل سرامیک و پلیمر هستند که دارای شکاف باند هستند. دامنه طول موج نور مرئی 380-760nm و انرژی فوتون پرانرژی ترین نور بنفش در حدود 3.2ev است. هنگامی که شکاف باند عایق از 3.2eV فراتر رود ، عایق هیچ نور مرئی را جذب نمی کند ، که می تواند به طور کامل منتقل شود. در این مرحله ، رنگ ماده عایق به طور عمده تحت تأثیر ساختار آن قرار می گیرد. به عنوان مثال ، آلومینا تک رنگ شفاف است. آلومینا پلی کریستالی به دلیل ضریب شکست مختلف دانه های مختلف باعث می شود که نور حادثه در روند تکثیر داخلی بلور پراکنده شود و این باعث کاهش شفافیت مواد می شود؛ آلومینا پلی کریستالی یا متخلخل به دلیل پراکندگی بیشتر نور حادثه کاملاً مات است. مواد سفید است.

ترکیبات یونی معمولی تنها می توانند نور را در ناحیه ماوراء بنفش با فرکانس بالاتر جذب کنند ، اما نه نوری در ناحیه نوری. بنابراین ، ترکیبات یونی معمولی معمولاً مواد جامد بی رنگ یا سفید هستند. هنگامی که کاتیون فلزی و آنیون ترکیب با یکدیگر قطبیت می کند ، ابر الکترونی تا حدی با هم همپوشانی دارد و کووالانسیت خاصی را نشان می دهد. هنگامی که کووالانسیته ترکیب به درجه خاصی برسد ، بخشی از نور رنگی را جذب می کند ، و باعث می شود ترکیب به رنگ خاصی ظاهر شود. با افزایش کووالانسیت ترکیب ، دامنه جذب نور مرئی افزایش می یابد و رنگ ترکیب به تدریج عمیق تر می شود. کووالانسیت آن بستگی به قطبش و تغییر شکل پذیری کاتیونهای فلزی و آنیونها دارد. اگر قطبش و تغییر شکل یون ها زیاد باشد ، این ترکیب دارای کووالانسی قوی و رنگ تیره است.

به طور کلی ، الکترون های بدون جفت نسبت به الکترون های زوجی بیشتر از همه جذب انرژی و پرش می کنند ، بنابراین بیشتر مواد رنگی که با آنها روبرو می شویم حاوی الکترون های غیر جفت شده مانند Fe3 + ، Cu2 + و غیره هستند و متوجه می شویم که یون های فلزی در حال گذار دارای رنگ های غنی هستند زیرا آنها هر دو را ملاقات می کنند از شرایط فوق:

(1) حاوی الکترونهای بدون جفت است.

(2) اختلاف انرژی بین مدارها پس از تقسیم سطح انرژی مداری الکترون در محدوده انرژی نوری قابل مشاهده است.

یون های فلزی انتقال مشترک معمولاً به صورت مجتمع هایی نظیر هیدرات ها ، مجتمع های آمونیاک ، مجتمع های سیانید و غیره وجود دارند. آنها اغلب با تقسیم سطح انرژی مداری d در فرآیند تشکیل مجتمع ها همراه هستند ، که مربوط به پیکربندی آن است مجتمع ها و خواص خود لیگاند ها. dxy dyz DZX dx2-y2 dz2: الکترون d در ابتدا دارای پنج مدار مساوی انرژی بود. سه مورد اول آنها در یک زاویه 45 درجه با محور مختصات قرار دارند. Dx2-y2 در صفحه xy و در همان جهت با محور مختصات قرار دارد. Dz2 دمبل به شکل حلقه است و در امتداد محور z امتداد دارد.

این پنج نوع از مدارها در فرآیند تشکیل مجتمعها توسط لیگاند به درجات مختلفی تحت تأثیر قرار گرفته و محدود می شوند. به عنوان مثال ، با توجه به پیکربندی هماهنگی هشت ضلعی هیدرات با تعداد هماهنگی 6 ، از آنجا که لیگاند فقط در سه جهت محور یون مرکزی قرار دارد ، یعنی در تضاد با جهت پسوند dx2-y2dz2 ، سپس دو d مدار یونی یون مرکزی با بار منفی لیگاند دافع کننده است و انرژی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. سه مداری دیگر از مدار متصل به لیگاند ، و تغییر انرژی بسیار کمتر از dx2-y2dz2 است. d مداری یونی مرکزی سپس به دو گروه تقسیم می شود: انرژی نسبتاً زیاد dx2-y2dz2 و انرژی نسبتاً کم dzy dyz DZX ، که اختلاف انرژی آن (بین 1.99 · 10-19j و 5.96 · 10-19j) تا حدی می تواند سقوط کند. در محدوده نور مرئی (5.5 · 10-19 و 3.0 · 10-19). الکترونهای D به راحتی در بین این دو مجموعه از مدار می پرند و رنگ نوری را که چشم انسان قادر به درک آن است ، تولید می کنند.

با این حال ، مواد پلیمری آلی اکثراً دسته ای از ترکیبات هستند که پیوندهای کووالانسی هستند. مولکولهای آلی اشباع شده که کاملاً از پیوند تشکیل شده اند از نظر ساختار نسبتاً جامد هستند و برای تحریک الکترون ها به انرژی بالاتری احتیاج دارند. بنابراین ، موج نوری جذب شده در منطقه بسیار فرابنفش با فرکانس بالاتر قرار دارد ، که تعیین می کند ترکیبات آلی اشباع شده که توسط پیوند تشکیل می شوند بی رنگ هستند.

2.3 ماهیت رنگ بلوک و پودر
به طور خلاصه ، جوهر رنگ مواد فله ، چه هادی ، نیمه هادی یا عایق ، جذب انتخابی نور مرئی است.

دستگاه پوشش رنگی تزئینی PVD ، با IKS PVD ， E-mail contacts.ik.pvd@foxmail.com تماس بگیرید