半导体超晶格

半导体超晶格

材料的制造、设计是以固体能带结构的量子力学理论为基础的，也

就是说，人为地改变晶体的周期势，做出具有新功能的人工超晶格

结构材料。半导体超晶格材料具有一般半导体材料不能实现的许

多新现象，可以说是超薄膜晶体制备技术，量子物理和材料设计理

论相结合而出现的第三种类的半导体材料。利用这种材料，不仅可

以显著提高场效应晶体管和半导体激光器等的性能，也可以制备

至今还没有的功能更优异的新器件和发现更多的新物理现象，使

半导体器件的设计和制造由原来的“杂质工程”发展到“能带工

程”。因此，半导体超晶格是属于高科技范畴的新型功能材料。

电子亲和势是指元素的气态原子得到一个电子时放出的能量，叫做电子亲和势。（曾用名：电子亲和能EA）单位是kJ/mol或eV。电子亲和势的常用符号恰好同热力学惯用符号相反。热力学上把放出能量取为负值，例如，氟原子F（g）+e→F-（g），△H=-322kJ/mol。而氟的电子亲和势（EA）被定义为322kJ/mol。为此，有人建议元素的电子亲和势是指从它的气态阴离子分离出一个电子所吸收的能量。于是，氟离子F-（g）-e→F（g），△H＝322kJ/mol。两者所用符号就趋于统一。可以认为，原子的电子亲和势在数值上跟它的阴离子的电离能相同。根据电子亲和势数据可以判断原子得失电子的难易。非金属元素一般具有较大的电子亲合势，它比金属元素容易得到电子。电子亲和势由实验测定，但目前还不能精确地测得大多数元素的电子亲和势。元素的电子亲和势变化的一般规律是：在同一周期中，随着原子序数的增大，元素的电子亲和势一般趋于增大，即原子结合电子的倾向增强，或它的阴离子失去电子的能力减弱。在同一族中，元素的电子亲合势没有明显的变化规律。当元素原子的电子排布呈现稳定的s2、p3、p6构型时，EA值趋于减小，甚至ⅡA族和零族元素的EA都是负值，这表明它们结合电子十分困难。在常见氧化物和硫化物中含有-2价阴离子。从O-（g）或S-（g）结合第二个电子而变成O2-（g）或S2-（g）时，要受到明显的斥力，所以这类变化是吸热的。即O-（g）+e→O2-（g），△H＝780kJ/mol；S-（g）+e→S2-（g），△H＝590kJ/mol。这些能量能从形成氧化物或硫化物晶体时放出的晶格能得到补偿。

电子亲和势与原子失去电子需消耗一定的能量正好相反，电子亲和势是指原子获得电子所放出的能量。

元素的一个气态原子在基态时获得一个电子成为气态的负一价离子所放出的能量，称为该元素的第一电子亲和势(First electron affinity)。与此类推，也可得到第二、第三电子亲和势。第一电子亲和势用符号“E”表示，单位为kJ·mol·L，如：

Cl(g) +e → Cl(g) E = +348.7 kJ·mol·L

大多数元素的第一电子亲和势都是正值（放出能量），也有的元素为负值（吸收能量）。这说明这种元素的原子获得电子成为负离子时比较困难，如：

O(g) +e → O(g) E = +141 kJ·mol·L

O(g) +e → O(g) E = -780 kJ·mol·L

这是因为，负离子获得电子是一个强制过程，很困难须消耗很大能量。

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