导图社区 碱金属原子和电子自旋 (2)
原子物理学知识整理,包括:光谱、碱金属原子能级图、量子数亏损原因、碱金属原子的精细结构、电子自旋与能级分裂单、电子跃迁的选择定则、氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动。
《半导体工艺与制造技术》第四章 氧化,氧化过程是在半导体表面生成一层氧化膜的过程,这层氧化膜在半导体器件的制造中具有重要作用,如作为绝缘层、掩蔽层、钝化层等。
“半导体工艺与制造技术 - 扩散”从掺杂概述切入,介绍杂质相关基础。进而详细阐述扩散工艺,含工艺分类、流程等。接着深入讲解杂质扩散机制与效应、扩散系统与扩散方程。还涉及扩散杂质的分布、影响其分布的其他因素、分析表征以及杂质分布的数值模拟 ,全面且系统地呈现了半导体扩散工艺的知识体系。
围绕半导体工艺与制造技术展开,涵盖多方面内容。开篇介绍半导体产业政策、发展现状、基础概念及产业链。接着阐述基本材料知识,如相图、晶体结构和缺陷类型 。然后讲解晶圆制备,包括直拉法、布里奇曼法等生长方法,以及掺杂、制备流程、规格和清洗工艺,全面呈现了半导体制造从基础理论到关键制备环节的要点。
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碱金属原子和电子自旋
光谱
主线系
np->2s
第一辅线系(漫线系)
ns->2p
第二辅线系(锐线系)
nd->2p
柏格曼线系(基线系)
nf->3d
碱金属原子能级图
光谱项
引入有效量子数
量子数亏损原因
原子实的极化
同一n,l越小极化越明显,对能量的影响也越大
轨道贯穿
碱金属原子的精细结构
谱线分裂意味能级分裂
s能级是单层的,pdf是双层的,并且n越大,双层能级间隔越小
进一步为了解释双层能级,进一步引入电子自旋进入下一章
电子自旋与能级分裂
自旋的特点
自旋与轨道(空间)运动状态无关
自旋量子数s=1/2
自旋角动量相对外场的取向只有两种(角度由以下余弦定理计算)
相关公式
总角动量:Pj
轨道角动量:Pl
自旋角动量:Ps
角动量矢量合成:三者满足余弦定理
自旋磁矩
轨道磁矩
旋磁比
总角量子数
j=l+1/2
自旋角动量与轨道角动量同向
j=l-1/2
自旋角动量与轨道角动量反向
自旋轨道相互作用
原理:轨道运动产生磁场,作用到自旋磁矩
旋轨相互作用能量(附加能量)
ps.
附加能量可正可负,关键看Pl和Ps的夹角
j值大的能级高于j值小的能级
关联性
与Z*的四次方成正比
与n^3和l(l+1)成反比
要会解释单双层能级的现象
谱线分裂
能级分裂
简并现象
能级单双层现象
对于碱金属不同l对应不同Z*(原子实的有效电荷数)
附加光谱项(光谱项的改变)
双层能级间隔,用波数差表示
碱金属原子态符号 and 价电子态符号
单电子跃迁的选择定则
提出疑问的背景
双层能级之间跃迁理论上应该产生4种谱线,但是实际只有3种?
由能级图看出没有跨越跃迁出现,s到d之类的
发出辐射和吸收辐射的跃迁只能满足
deta l=+-1
deta j=0,+-1
deta为:跃迁发起能级-跃迁接收能级
要会解释谱线的条数与排列组合的不同
氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动
总能量三个来源
玻尔氢原子理论部分
索末菲相对论效应部分:Er
自旋同轨道运动的相互作用:Els
ps.两者公式中的Z*不尽相同,用不同亏损符号表示
五点说明
碱金属核电荷数大精细结构能量改变更大
碱金属极化和贯穿的影响相对相对论效应部分大
能量精细结构部分与有效核电荷数^4成正比,故比氢原子更容易观察
精细结构能量与n^3反比,随j增加而减小
氢原子两个不同的l相同的j能级具有相同的能量,因为有效核电荷数始终为1,而碱金属则非也
氢原子考虑精细结构的能级
原子态
电子态
排列组合
排除简并能级产生的相同波长的条数