Кіріспе
Аниондар пайда болған кезде бөлінетін энергия
Атомның немесе молекуланың электрондық жақындығы (Eea) – газ күйіндегі бейтарап атомға немесе молекулаға электрон қосылып, анион пайда болған кезде бөлінетін энергия мөлшері ретінде анықталады. X(г) + e− → X−(г) + энергия
Бұл, электронды тұтыну иондану энергиясының өзгеруінен таңбасымен өзгешеленеді. Электрондық жақындықты қолданатын басқа теориялық ұғымдарға электрондық химиялық потенциал және химиялық қатаңдық жатады. Мысалы, электрондық жақындығы жоғарырақ молекула немесе атом электронды қабылдағыш деп, ал жақындығы төменірек болса – электронды донор деп аталады. Олар бірлесіп зарядтарды алмасу реакциясына түсуі мүмкін.
The electron affinity (Eea) of an atom or molecule is defined as the amount of energy released when an electron attaches to a neutral atom or molecule in the gaseous state to form an anion. X(g) + e− → X−(g) + energy
This differs by sign from the energy change of electron capture ionization. Other theoretical concepts that use electron affinity include electronic chemical potential and chemical hardness. Another example, a molecule or atom that has a more positive value of electron affinity than another is often called an electron acceptor and the less positive an electron donor. Together they may undergo charge transfer reactions.
Молекулалық электрондық туыстық байланыстар
Молекулалардың электрондық жақындығы олардың электрондық құрылымының күрделі функциясы болып табылады. Мысалы, бензолдың электрондық жақындығы теріс, нафталиндікі де теріс, ал антрацен, фенантрен және пиренде оң. Компьютерлік эксперименттер гексацианобензолдың электрондық жақындығы фуллереннен асып түсетінін көрсетеді.
Қатты күй физикасында анықталған "электрондық аффинитет"
Қатты күй физикасы саласында электрондық жақындық химия және атомдық физикадағы анықтамасынан өзгеше болып келеді. Жартылай өткізгіштің вакуумдық интерфейсі (яғни, жартылай өткізгіштің беткі қабаты) үшін электрондық жақындық, әдетте EEA немесе χ деп белгіленеді, ол электронды жартылай өткізгіштің сыртындағы вакуумнан жартылай өткізгіштің ішіндегі өткізгіштік жолағының ең төменгі нүктесіне жылжыту нәтижесінде алынатын энергия ретінде анықталады: абсолюттік нөлдегі таза жартылай өткізгіште бұл тұжырым химиялық электрондық жақындық анықтамасына ұқсас, себебі қосылған электрон өздігінен өткізгіштік жолағының ең төменгі нүктесіне өтеді. Нөлдік емес температурада және басқа материалдар үшін (металдар, жартылай металдар, жоғары допингтелген жартылай өткізгіштер) бұл ұқсастық сақталмайды, өйткені қосылған электрон орташа есеппен Ферми деңгейіне жетеді. Қалай болғанда да, қатты дененің электрондық жақындығының шамасы, сол дененің газ фазасындағы атомының химиялық және атомдық физикалық электрондық жақындық шамасынан мүлдем өзгеше болады. Мысалы, кремний кристаллының беткі қабатында электрондық жақындық 4,05 эВ-қа тең, ал оқшауланған кремний атомында 1,39 эВ электрондық жақындық байқалады. Беткі қабаттың электрондық жақындығы оның жұмыс функциясымен тығыз байланысты, бірақ одан ерекшеленеді. Жұмыс функциясы – бұл электронды материалдан вакуумға кері және изотермиялық түрде алып тастау арқылы алынатын термодинамикалық жұмыс; бұл термодинамикалық электрон орташа есеппен өткізгіштік жолағының шетіне емес, Ферми деңгейіне жетеді. Жартылай өткізгіштің жұмыс функциясы допингтеу арқылы өзгертілсе, электрондық жақындық допингтеуге байланысты өзгере қоймайды, сондықтан ол материалдың тұрақты қасиетіне жақын. Дегенмен, жұмыс функциясы сияқты, электрондық жақындық та беткі қабаттың жағдайына (кристалл жазықтығы, беткі химия және т.б.) тәуелді және қатаң түрде беткі қасиет болып табылады. Жартылай өткізгіш физикасында электрондық жақындықтың негізгі қолданылуы жартылай өткізгіштің вакуумдық беттерін талдау емес, екі материалдың, атап айтқанда металл-жартылай өткізгіш тораптары мен жартылай өткізгіш гетеротороптарында пайда болатын жолақтың иілуін бағалау үшін қолданылатын эвристикалық электрондық жақындық ережелерінде болып табылады. Кейбір жағдайларда электрондық жақындық теріс мәнге ие болуы мүмкін. Көбінесе вакуумға электрондарды аз энергия жоғалтумен беруге қабілетті тиімді катодтар алу үшін теріс электрондық жақындық қажет. Байқалатын электрондық шығымдылықтың, түрлі параметрлерге (бұрылу кернеуі немесе жарықтандыру шарттары сияқты) байланысын осы құрылымдарды сипаттау үшін электрондық жақындық бір параметр болатын жолақты диаграммаларды пайдалануға болады. Беткі қабаттың аяқталуының электрондық эмиссияға тигізетін әсерінің мысалы үшін Marchywka Effect-тің 3-суретіне қараңыз.
In an intrinsic semiconductor at absolute zero, this concept is functionally analogous to the chemistry definition of electron affinity, since an added electron will spontaneously go to the bottom of the conduction band. At nonzero temperature, and for other materials (metals, semimetals, heavily doped semiconductors), the analogy does not hold since an added electron will instead go to the Fermi level on average. In any case, the value of the electron affinity of a solid substance is very different from the chemistry and atomic physics electron affinity value for an atom of the same substance in gas phase. For example, a silicon crystal surface has electron affinity 4.05 eV, whereas an isolated silicon atom has electron affinity 1.39 eV. The electron affinity of a surface is closely related to, but distinct from, its work function. The work function is the thermodynamic work that can be obtained by reversibly and isothermally removing an electron from the material to vacuum; this thermodynamic electron goes to the Fermi level on average, not the conduction band edge: While the work function of a semiconductor can be changed by doping, the electron affinity ideally does not change with doping and so it is closer to being a material constant. However, like work function the electron affinity does depend on the surface termination (crystal face, surface chemistry, etc.) and is strictly a surface property. In semiconductor physics, the primary use of the electron affinity is not actually in the analysis of semiconductor–vacuum surfaces, but rather in heuristic electron affinity rules for estimating the band bending that occurs at the interface of two materials, in particular metal–semiconductor junctions and semiconductor heterojunctions. In certain circumstances, the electron affinity may become negative. Often negative electron affinity is desired to obtain efficient cathodes that can supply electrons to the vacuum with little energy loss. The observed electron yield as a function of various parameters such as bias voltage or illumination conditions can be used to describe these structures with band diagrams in which the electron affinity is one parameter. For one illustration of the apparent effect of surface termination on electron emission, see Figure 3 in Marchywka Effect.