Diskuse s wikipedistou:84.19.68.8

Molekuly v polovodičích

Dobrý den,

zde dochází jasně k editačnímu konfliktu, měli bychom si proto vyjasnit mezi sebou pojmy.

Nemohu si pomoci, ale jsem přesvědčen, že molekuly v polovodičích v drtivé většině případů neexistují, resp. jsou naprostou výjimkou (polovodivé molekulární krystaly).

Za prvé existují polovodiče atomární (křemík, germanium), které v principu molekuly netvoří vůbec.

Za druhé: co je to molekula? Dle Wikipedie:

„Molekula je částice složená z atomů nebo iontů. Je to vícejaderná částice, která je buď elektricky neutrální, nebo má kladný nebo záporný náboj. Podle polarity náboje mluvíme o molekulových kationtech a molekulových aniontech.

Jednotlivé části molekuly drží pohromadě síly, které nazýváme chemické vazby. Chemickou vazbu můžeme definovat podle rozdílu elektronegativit iontů jako kovalentní, polární nebo iontovou.“

To vše je samozřejmě platné i v krystalech. Jenže je velký rozdíl mezi strukturou kapaliny / plynu a pevné látky. V kap. a plynech jsou molekuly daleko od sebe, tj. průměrná vzdálenost mezi sousedními molekulami je mnohem větší než vzdálenost mezi jádry atomů v rámci jedné molekuly. Tím pádem je snadné určit, co to molekula je. Mimo to v molekule existují oddělené energetické stavy elektronů - může dojít k ionizaci. Molekuly se mohou navzájem pohybovat, mají vibrační a rotační spektrum.

Nic z toho v krystalu neplatí. Jádra jsou pevně vázána na svá místa v krystalové mříži. Každé jádro má mnohem více "blízkých" sousedů, než by mělo v molekule, a chemickými vazbami je vázáno k potenciálu na více stran. Nejedná se ovšem už o potenciální energii mezi jádry, ale o krystalový potenciál. Není proto možné určit, kde by molekula měla končit a kde začínat další (s výjimkou zmíněných molekulárních krystalů, ale to je celkem rarita). Rotační spektrum je neexistující pojem, vibrační módy sice existují, ale jsou kolektivní a probíhají napříč celým krystalem - označují se jako fonony. Dále, elektrony mohou být v krystalech buď vázané, nebo volné; v každém případě se nepohybují mezi energetickými hladinami, ale v energetických pásech, a to je naprosto zásadní rozdíl mezi krystalem a izolovanou molekulou. Proto se nedá hovořit o ionizaci, ale o excitaci, např. z valenčního do vodivostního pásu. Výjimky z tohoto pravidla by se našly, např. polovodivé molekulární krystaly ftalocyaninů, ale právě proto, že se jedná o výjimky, je podle mého názoru Vaše formulace textu chybná.

Pokud byste se chtěl o krystalech dočíst více, existuje např. kniha Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha, 1985. V celé knize téměř není zmínka o molekulách. Pokud bych se měl v případě svojí formulace textu článku mýlit, musel byste mi např. vysvětlit, jak definujete molekulu v asi nejrozšířenějším polovodiči, křemíku.

Zatím článek "polovodič" nebudu dál editovat, odpovězte mi prosím na této diskusní straně. Kf 07:31, 20. 10. 2005 (UTC)

Dobrý den!

Nemíním se hádat, jenom jsem se snažil opravit nesprávné formulace z Vaší strany, i když uznávám, zvláště po vysvětlení v této diskusi, že jste to možná myslel dobře a chyba je pouze ve slovech. Za nesmysl považuji toto:

- "elektrony se uvolňují z jader". Předpokládám, že máte na mysli jádro atomu. Podle mě vodivost v polovodičích není způsobena radioaktivní přeměnou jádra, konkrétně β-zářením. To by se přece měnila i látka samotná na jinou, což se neděje. Možná jste myslel jiné jádro (?). V mé verzi se elektrony uvolňují z atomů (příp. molekul), přesněji z atomového obalu, čímž se z atomu stává iont, viz dále. Formulace "z blízkosti jader" se mi nezdá příliš šťastná.

V tomto bodě máte pravdu, věta byla špatně formulovaná. O radioaktivní přeměně samozřejmě není řeči, proto jsem opravil na "z blízkosti jader". To už je správné, elektrony jsou opravdu vázané na jádra.

Kf 07:13, 25. 10. 2005 (UTC)

- "uvolňování elektronů - excitace". Za excitaci elektronu považuji přesun elektronů mezi energetickými hladinami v rámci atomu (atomového obalu), příp. molekuly. Určitě k tomu v polovodičích také dochází, ale opět: podle mě je vodivost v polovodičích způsobena uvolněním elektronu z obalu, čímž ze zbytku atomu vzniká kladný iont, a to je podle mě ionizace. Přitom se může jednat (připouštím, že výjimečně) také o ionizaci molekuly. Pokud bych uvažoval o excitaci elektronu, pak bych nemohl mluvit o uvolnění elektronů - nebylo by odkud uvolňovat, všude by byl vázán, jen s jinou energií. Možná máte takovou teorii, jenom nejste důsledný.

Téměř se shodneme v jednom bodě. Označení excitace elektronu se běžně používá pro přesun elektronů mezi energetickými hladinami (samozřejmě směrem nahoru), ale nemusí to být nutně v rámci atomu nebo molekuly - v krystalech dochází k excitacím také. Ale o ionizaci se v krystalech nemluví, protože po excitaci elektronu do vodivostního pásu je tento elektron sdílen mnoha jádry současně, takže nelze říci, že náboj příslušný k danému jádru se změnil.

Kf 07:13, 25. 10. 2005 (UTC)

- "v pevných látkách nejsou molekuly". Asi jsme si špatně rozuměli. Netvrdím, že každá pevná látka se skládá z molekul! Křemíkový polovodič se určitě neskládá z molekul, v tom máte naprosto pravdu. Podobně většina (?) krystalických látek, zvláště složených z atomů jednoho druhu nebude tvořit molekuly, ale tak jak popisujete - atomy nebo ionty budou v krystalické mřížce. To ale neznamená, že v mřížových bodech leží pouze jádra a všechny elektrony patří krystalu. Vazby v krystalu způsobují valenční elektrony, nevím, proč by se mělo o zbytku atomu hovořit pouze jako o jádru. Pokud je krystal složen z atomů různých druhů, pak záleží na typu vazeb mezi atomy. V krystalu ledu určitě půjde rozlišit molekulu H2O, v krystalu NaCl to nepůjde (jak to vypadá v kapalném NaCl?). Svou formulací "uvolnění elektronů z atomů a molekul" jsem chtěl zahrnout všechny možné případy, nejen typické polovodiče. Ve všem ostatním, co píšete o molekulách výše, s Vámi souhlasím.

Netvrdil jsem, že "v mřížových bodech leží pouze jádra", ani netvrdím že krystal = valenční el. + jádra. Jen jsem použil formulaci ve smyslu "valenční elektrony jsou vázány poblíž jader", za níž i nadále stojím.

Pokud se shodneme, že ne v každém krystalu jsou molekuly, dáte mi asi za pravdu i v tom, že toto slovo z článku je třeba odstranit.

Kf 07:13, 25. 10. 2005 (UTC)

Když to shrnu, domnívám se, že myslíme v podstatě totéž (dodání určitého množství energie elektronu), možná jen vycházíme z jiného pohledu, z jiné teorie, a proto používáme jiné pojmy. Jak jsem již psal, excitace v mém pojetí ještě nemusí znamenat uvolnění elektronu a vznik iontu, a proto poněkud mate. Z toho důvodu bych upřednostnil "ionizaci" před "excitací", "ionizační práci" před "excitační energií", "uvolnění z atomů a výjimečně molekul" před "uvolněním z blízkosti jader atomů". Jestliže jsem Vás ani trochu nepřesvědčil a trváte na své teorii (a navíc ji máte podloženu moderní fyzikální literaturou v kvalitním překladu), nebudu Vaše změny revertovat. Jinak myslím, že byste mohl ve Wikipedii rozebrat problematiku krystalů trochu více, zdá se, že o tom něco víte.

Já vycházím z obvyklé vyzikální teorie pevných látek a používám její pojmy, někdy se snažím trochu vulgarizovat. - Excitace, tak jak se o ní v hesle "polovodič" zde píše, musí znamenat uvolnění elektronu, jinak by nemohla vzniknout díra! V krystalech se nejedná o "ionizační práci" ale o "energii zakázaného pásu", jenže tento pojem tady v tomto stavu článku nechci zavádět, protože nejsou jen krystalické, ale i amorfní polovodiče, kde energetické pásy neexistují; nechtěl bych to příliš zašmodrchat.
Uvedu proto článek do stavu který se mi zdá správný. O krystalech opravdu něco vím, časem se mi snad podaří napsat o nich do Wikipedie trochu více.

Kf 07:13, 25. 10. 2005 (UTC)

Zdravím

Ještě dvě poznámky

1) Když zhodnotím celkový styl článku, tak jak byl napsán, je jasné, že byl určen pro laiky. Pokud do něj vložíme pojmy jako excitace, bude třeba začít vysvětlovat dále: co je to excitace, celou teorii energetických pásů, atd. Článek se posune k větší odbornosti, což mi připadá vzhledem ke zbytku Wikipedie a jiným fyzikálním článkům zde narušující. Pokud se ale chcete pustit do celkové práce s články a nejen opravovat nepodstatnosti, určitě Vám v tom bránit nebudu.

2) Osobně dávám přednost samovysvětlujícím pojmům (např. uvolnění elektronu z atomu) před pojmy vycházejícími z umělé teorie (excitace elektronu z valenčního do vodivostního pásu), které bez zbytku teorie jsou k ničemu. Přitom jde v podstatě o totéž. Samozřejmě na to můžete mít jiný názor.

Přeji Vám hodně chuti do práce nad Wikipedií.