Chemical Bonding. type Energies Forces. ionic E ~ 1/r F ~ 1/r 2. covalent E ~ 1/r 3 F ~ 1/r 4. van der Waals E ~ 1/r 5 F ~ 1/r 6.

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Jacob Graf
vor 7 Jahren
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1 Chemical Bonding type Energies Forces ionic E ~ 1/r F ~ 1/r 2 covalent E ~ 1/r 3 F ~ 1/r 4 van der Waals E ~ 1/r 5 F ~ 1/r 6 Chemical Bonding

2 Chemical Bonding Inmixing of sodium states Antiparallel Couplings ~~ Chemical bond Cooper pair (superconductivity) Antiferromagnetic coupling

3 Collective Couplings ferro antiferro ferri Molecules and Solids

4 PtH Bonds LCAO in Polymers

5 What is k? π/a What is k?

6 k-vektors and Brillouin Zones The Brillouin zone contains all the reciprocal vectors half way inbetween the first Bragg reflections 2D LCAO combinations

7 2D LCAO combinations Bandstructure of Silicion X L

8 Strength of Interaction and Band Width Strength of Interaction and Band Width

9 Solids Solids

10 Degeneracy and Distortions Degeneracy and Distortions Peierls distortion in 1D systems Cf. Jahn-Teller distortions

11 Graphite Bornitride - BN

12 Bornitride - BN Density of States (DOS) band (DOS)

13 DOS PtH 4 -Polymer DOS of PtH 4 Chain

14 Band structure of?? Where are the electrons of?

15 Structure and DOS Structure and DOS

16 Where are the Bonds? Choose a bond or a set of bonds and calculate overlap weighted DOS c i c j S ij S ij < 0 antibonding S ij > 0 bonding From DOS to Bonds DOS COOP

Metals, Semiconductors, Insulators Metals, Semiconductors, Insulators 1. Störstellenreserve (E d» kt): Die thermische Energie reicht aus, um einige der Donatoratome zu ionisieren, d.h. um Elektronen aus den Donatorniveaus ins Leitungsband anzuregen.

17 Metals, Semiconductors, Insulators Metals, Semiconductors, Insulators 1. Störstellenreserve (E d» kt): Die thermische Energie reicht aus, um einige der Donatoratome zu ionisieren, d.h. um Elektronen aus den Donatorniveaus ins Leitungsband anzuregen. 2. Störstellenerschöpfung (E d «kt «E g ): Alle Donatoratome sind ionisiert, aber die thermische Energie reicht noch nicht aus, um Elektronen über die intrinsische Bandlücke anzuregen. 3. Eigenleitung (E g «kt): Die thermische Energie reicht nun aus, um intrinsische Ladungsträger zu erzeugen, d.h. Elektronen über die Bandlücke anzuregen. Gleichzeitig wird die Bedeutung der dotierten Ladungsträger immer kleiner.

18 Metals, Semiconductors, Insulators Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit setzt sich aus der der Beweglichkeit m und der Ladungsträgerkonzentration n (Elektronen) bzw. p (Löcher) zusammen Metals, Semiconductors, Insulators Nitrides??

19 Optical Excitations and Colours E E Light absorption and -emission E-k diagram illustrating (a) Photon absorption in a direct bandgap semiconductor (b) Photon absorption in an indirect bandgap semiconductor assisted by phonon absorption (c) Photon absorption in an indirect bandgap semiconductor assisted by phonon emission.

20 Excitation and Charge Separation Electron hole separation for avoiding quenching or recombination of charges Photoelectron spectra (ESCA) UPS: E rad = UV radiation => Band structure DOS valence states (bonds, etc) binding energy

21 Photoelectron spectra (ESCA) E kin (electron) = E rad -E bind Surface method 2-3nm depth Photoelectron spectra (ESCA) UPS: E rad = UV radiation => XPS: E rad = X radiation => valence states (bonds, etc) core states (oxidation states)

22 Microscopy Scanning surface methods Scanning Electron Microscopy - SEM surface analysis : 1 μ m

23 Scanning Electron Microscopy Scanning Probe Microscopies 1. Scanning tunneling Microscopy - STM 2. Atomic Force Microscopy - AFM 3. Magnetic Force Microscopy - MFM 4. Chemical Force Microscopies - CFM

24 Scanning Probe Microscopies Scanning Surface Microscopies

25 Physical Effects and Methods Physical Effects and Methods

26 Magnetism Magnetism

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