Mekanisme Penjanaan Warna Semikonduktor Dan Penebat

Mekanisme penjanaan warna semikonduktor dan penebat

Perbezaan penting antara konduktor dan semikonduktor dan penebat adalah ketiadaan jurang band. Dalam konduktor, band valensi dan band pengaliran bertindih. Tiada jurang antara mereka. Elektron bergerak dengan mudah. Walau bagaimanapun, dalam semikonduktor dan penebat, terdapat jurang antara band valensi dan band panduan mereka. Lebar jurang bahan-bahan yang berbeza adalah berbeza, dan lebar pengawal penebat jauh lebih luas daripada semikonduktor. Dalam semikonduktor, elektron band valensi menyerap tenaga yang cukup untuk mengepam konduksi dengan mudah ke jalur konduksi. Dalam penebat, elektron band valensi tidak dapat memperoleh tenaga melebihi lebar jurang dari pengujaan haba dan melompat ke jalur konduksi. Oleh itu, terdapat beberapa elektron di dalam konduktor penebat, jadi hampir tidak ada konduksi.

Semikonduktor dan penebat yang terdapat dalam alam biasanya termasuk seramik dan polimer, yang mempunyai jurang band. Rentang jarak cahaya yang ketara ialah 380-760nm, dan tenaga foton cahaya violet yang paling bertenaga adalah kira-kira 3.2ev. Apabila jurang band penebat melebihi 3.2eV, penebat tidak akan menyerap apa-apa cahaya yang boleh dilihat, yang boleh ditransmisikan sepenuhnya. Pada titik ini, warna bahan penebat akan terutamanya dipengaruhi oleh mikrostrukturnya. Sebagai contoh, alumina monocrystalline adalah telus; Alumina polikristalin, disebabkan oleh indeks biasan yang berlainan daripada bijirin yang berbeza, menjadikan kejadian serpihan cahaya dalam proses penyebaran dalaman kristal, yang mengurangkan ketelusan bahan; Polycrystalline atau alumina poros adalah benar-benar serba terang kerana penyebaran cahaya insiden yang lebih besar. Bahan berwarna putih.

Sebatian ionik tipikal hanya dapat menyerap cahaya di rantau ultraviolet dengan frekuensi yang lebih tinggi, tetapi bukan cahaya di kawasan optik. Oleh itu, sebatian ionik biasa biasanya tidak berwarna atau pepejal putih. Apabila kation logam dan anion polarasi senyawa antara satu sama lain, awan elektron bertindih ke tahap yang tertentu dan menunjukkan kovalen tertentu. Apabila kovalensian sebatian mencapai tahap tertentu, ia menyerap sebahagian daripada cahaya berwarna, menjadikan sebatian itu kelihatan warna tertentu. Dengan peningkatan kovalensi kompaun itu, pelbagai penyerapan cahaya cahaya yang semakin meningkat, dan warna kompaun secara beransur-ansur semakin mendalam. Kovalenya bergantung kepada polarisasi dan deformabiliti kation logam dan anion. Sekiranya polarisasi dan ubah bentuk ion adalah besar, sebatian ini mempunyai kovalen yang kuat dan warna gelap.

Secara umum, elektron yang tidak berpasangan lebih cenderung menyerap tenaga dan melompat daripada elektron berpasangan, jadi kebanyakan bahan berwarna yang kita hadapi mengandungi elektron yang tidak berpasangan, seperti Fe3 +, Cu2 +, dan sebagainya. Dan kita perhatikan bahawa ion logam peralihan mempunyai warna yang kaya kerana mereka memenuhi kedua-duanya daripada syarat-syarat di atas:

(1) mengandungi elektron yang tidak berpasangan;

(2) Perbezaan tenaga di antara orbit selepas pemisahan tahap tenaga orbital elektron jatuh dalam julat tenaga cahaya yang boleh dilihat.

Ion logam peralihan biasa sering wujud dalam bentuk kompleks, seperti hidrat, kompleks ammonia, kompleks sianida, dan lain-lain. Mereka sering disertai dengan pemisahan tahap tenaga orbital dalam proses membentuk kompleks, yang berkaitan dengan konfigurasi kompleks dan sifat ligan sendiri. D elektron pada asalnya mempunyai lima orbital tenaga yang sama: dxy dyz DZX dx2-y2 dz2. Tiga yang pertama adalah Sudut 45 derajat dengan paksi koordinat. Dx2-y2 berada pada satah xy dan dalam arah yang sama dengan paksi koordinat. Dz2 adalah dumbbell berbentuk dengan cincin dan memanjang sepanjang paksi z.

Kelima jenis orbital ini dipengaruhi dan dihadkan oleh ligan untuk darjah yang berbeza-beza dalam proses membentuk kompleks. Sebagai contoh, memandangkan konfigurasi koordinasi octahedral terhidrat dengan bilangan koordinasi sebanyak 6, kerana ligannya hanya terletak di arah tiga paksi ion pusat, iaitu konflik dengan arah lanjutan dx2-y2dz2, maka kedua d orbital ion pusat adalah menjijikkan oleh tuduhan negatif ligan dan tenaga meningkat dengan ketara. Tiga orbital yang lain mengalir dengan ligan, dan perubahan tenaga adalah lebih kecil daripada dx2-y2dz2. D orbit pusat ion kemudiannya dibahagikan kepada dua kumpulan: tenaga yang agak tinggi dx2-y2dz2 dan tenaga rendah dxy dyz DZX, yang perbezaan tenaganya (antara 1.99 · 10-19j dan 5.96 · 10-19j) boleh sebahagiannya jatuh dalam jarak cahaya yang kelihatan (5.5 · 10-19 dan 3.0 · 10-19). Elektron D mudah melompat di antara dua set orbital ini, menghasilkan warna cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia.

Bahan polimer organik, bagaimanapun, adalah sebahagian besar sebatian yang merupakan ikatan kovalen. Molekul organik tepu yang terdiri sepenuhnya dari ikatan adalah agak padat dalam struktur dan memerlukan tenaga yang lebih tinggi untuk merangsang elektron. Oleh itu, gelombang cahaya yang diserap berada di rantau yang jauh ultraviolet dengan kekerapan yang lebih tinggi, yang menentukan bahawa sebatian organik tepu yang terbentuk oleh bon tidak berwarna.

2.3 sifat warna blok dan serbuk
Ringkasnya, intipati warna bahan pukal, sama ada konduktor, semikonduktor atau penebat, adalah penyerapan terpilih cahaya yang boleh dilihat.

Mesin salutan warna dekoratif PVD, hubungi IKS PVD, E-mel: iks.pvd@foxmail.com