MAVZU:KRISTA LLARN IN G ZON ALA R N AZARIYASI. YARIMO’ TKA ZGICHLAR. QATTIQ ERITMALAR

Zonav iy nazariy a  — kristall panjaraning davriy maydonida harakatlanayotgan valent elektronlar toʻgʻri-sidagi nazariya; qattiq jism kvant mexanikasining asosiy boʻlimlaridan biri. Z. n. asosini F. Blox (1928) va fransuz fizigi L. Brillyuen (1930) yaratdi. Qattiq jismning elektr, optik, mexanik, issiklik va magnit xossalari valent elektronlarga bogʻliq boʻladi. Maʼlumki, atomda elektron bir necha muayyan energetik holatga ega, shunga moye ravishda bir necha energiya zonasi vujudga keladi. Ammo baʼzi zonalar ustma-ust tushishi ham mumkin. Har bir zonadagi satxlar soni kristall panjaradagi atomlar soni N ga teng . Bu satxlarda elektronlar Pauli prinsi-pita muvofiqjoylashadi. Endi elektronlar ayrim atomga emas, balki butun kristallga tegishli boʻlib qoladi. Metallarda tegishli atomning valent elektroni energetik sathidan hosil boʻlgan energiyalar zonasi elektronlar bilan chala toʻladi.

Tashqi elektr maydoni taʼsirida bu zonadagi elektronlar yuqoriroqdagi boʻsh sathlarga oʻtadi va elektr tokini oʻtkazishda ishtirok etadi. Kristalldagi butunlay toʻlgan zonalar valent z o nal ar, chalatoʻlgan va boʻsh zonalar oʻtkazuvchanlik zonalari deb ataladi. Temperatura mutlaq noldan yuqori boʻlganda issiklik harakati oqibatvda valent zonadagi elektronlarning bir qismi boʻsh zonaga (oʻtkazuvchanlik zonasiga) oʻtadi va tashqi elektr maydoni taʼsirida tezlashib, elektr toki hosil qilishda ishtirok etadi. Elektronlardan boʻshagan joylar ("kovaklar") ham tok oʻtkazishda qatnashadi. Temperatura mutlaq nolga teng boʻlganda valent zonada boʻsh oʻrinlar boʻlmagani uchun tashqi elektr maydoni bundagi elektronlarni tezlashtira olmaydi (tartibli harakatga keltira olmaydi) va tok hosil boʻlmaydi.

Elektron nazariyani rivojlanishi natijasida qattiq jismlarning zonalar nazariyasi ishlab chiqildi. Bu nazariyada qattiq jism kristall  tuzilishiga ega deb qaralib , shu kristall panjaralar orasida harakatlanuvchi elektronlarning xolatlari o’rganiladi. Kristall panjaradagi elektron ham erkin elektronlar kabi panjaraning davriy potensial maydonida harakat qiladi. Pauli prinsipiga asosan kristallardagi elektronlar ma’lum energetik holatlarda turaoladi. Bu energetik holatlar energetik zonalarga birikadi. Energetik zonalar esa bir - birlaridan man qilingan zonalar bilan ajralgan bo’ladi. Atomlarning birlashishi natijasida vujudga keladigan kristallda hosil bo’ladigan zonalarni kelib chiqishini aniqlaylik. Buning uchun dastlab N dona izolasiolangan atomdan iborat jismni ko’raylik. Izolasiyalangan atomdagi elektronlarning xolati 4 ta kvant soni n, l, m l  , m s  bilan xarakterlanishi bizga maolum, yaoni ular i’tiyoriy energiyaga ega bo’lmasdan diskret qiymatli energiyaga ega bo’ladilar. Bu atomda xar bir xolat energetik diagrammada bitta energetik sat’ni tashkil qiladi.

Agar atomlar  bir-birlariga yaqinlashsa , ular orasidagi o’zaro taosir orta boradi, ular orasidagi masofa juda yaqin bo’lsa, xar bir atom qo’shni atom hosil qilgan juda kuchli elektr maydonda turib u bilan o’z maydoni orqali taosirlashadi. Natijada, elektronlarning energetik sat’lari  parchalanadi , yaoni N ta bir xil energetik sat’lar o’rniga N ta bir-biriga yaqin, lekin mos kelmaydigan sat’lar xosil bo’ladi. SHunday qilib, izolyasiolangan atomdagi xar bir energetik sat’, kristallarda Nta zich joylashgan zonalardan iborat bo’lgan energetik sat’lar to’plamini xosil qiladi.