ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಕಾಂತೀಯತೆ

ಲೋಹಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಂಚಾರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷಣಗಳು ಈ ಪದಾರ್ಥಗಳಲ್ಲಿ ಅವು ಅಯಾನಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಳೀಕರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಇದು ಮುಖ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ. ಲೋಹಗಳ ಕಾಂತೀಯತೆ, ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದಿಂದ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಕಾಂತೀಯತೆಯಿಂದ.

ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಸಮ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹರಳುಗಳಾಗಿವೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು… ಇದರರ್ಥ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮಾತ್ರ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಬಹುದು ಡಯಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಪ್ರಕಾರದ ಅನೇಕ ವಸ್ತುಗಳ ಕೆಲವು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಸ್ಥಳೀಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಪ್ಯಾರಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್, ಹಾಗೆಯೇ ಫೆರೋ- ಮತ್ತು ಆಂಟಿಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ (ವಸ್ತುವಿನ ಕಾಂತೀಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ವಸ್ತುವಿನ ನೆರೆಯ ಕಣಗಳ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷಣಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಆಧಾರಿತವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕಾಂತೀಯೀಕರಣ ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ ದೇಹವು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ) ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಕೂಲಂಬ್ ಪರಸ್ಪರ ವಿಕರ್ಷಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ (ನೈಜ ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಕೂಲಂಬ್ ಸಂವಹನ ಶಕ್ತಿಯು 1 ರಿಂದ 10 ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ).

ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ, ಅದು ಅದರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಇ ಮೌಲ್ಯದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಇದರರ್ಥ ಮುಂದಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಯುಸಿ + ಇ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿದೆ. ಸ್ಫಟಿಕದ ಒಳಗೆ, ಈ ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವು ಇರುವವರೆಗೆ, ಸ್ಫಟಿಕವು ಅರೆವಾಹಕ ಅಥವಾ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಒಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, ಎರಡು ವಲಯಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಮ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಕೆಳಗಿನ ವಲಯವನ್ನು ಮಾತ್ರ ತುಂಬುವ ಮತ್ತು ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಬೆಸವಾಗಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ ಉದ್ಭವಿಸಬಹುದು.

ಅಂತಹ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಅನ್ನು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮೋಟ್-ಹಬಾರ್ಡ್ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್… ಅತಿಕ್ರಮಿಸುವ ಅವಿಭಾಜ್ಯಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪ್ಯಾರಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಆಂಟಿಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ ಅನ್ನು ಉಚ್ಚರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

CrBr3 ಅಥವಾ EuO ನಂತಹ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್‌ಗಳು ಸೂಪರ್‌ಎಕ್ಸ್‌ಚೇಂಜ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಬಹುಪಾಲು ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಕಾಂತೀಯವಲ್ಲದ ಅಯಾನುಗಳಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಕಾಂತೀಯ 3d-ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.

ಪರಸ್ಪರ 3d-ಕಕ್ಷೆಗಳ ನೇರ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಂತರವು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ವಿನಿಮಯ ಸಂವಹನವು ಇನ್ನೂ ಸಾಧ್ಯ - ಕಾಂತೀಯ ಅಯಾನುಗಳ 3d-ಕಕ್ಷೆಗಳ ತರಂಗ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯವಲ್ಲದ ಅಯಾನುಗಳ p-ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಅತಿಕ್ರಮಿಸುವ ಮೂಲಕ.

ಎರಡು ವಿಧದ ಕಕ್ಷೆಗಳು "ಮಿಶ್ರಣ", ಅವುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಹಲವಾರು ಅಯಾನುಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗುತ್ತವೆ - ಇದು ಸೂಪರ್ ಎಕ್ಸ್ಚೇಂಜ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಅಥವಾ ಆಂಟಿಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಎಂಬುದನ್ನು ಡಿ-ಆರ್ಬಿಟಲ್‌ಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಅವುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮತ್ತು ಅಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಅಯಾನು ಇರುವ ಸ್ಥಳದಿಂದ ಒಂದು ಜೋಡಿ ಕಾಂತೀಯ ಅಯಾನುಗಳು ಕಂಡುಬರುವ ಕೋನದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸ್ಪಿನ್ ವೆಕ್ಟರ್ S1 ಮತ್ತು S2 ಹೊಂದಿರುವ ಎರಡು ಕೋಶಗಳ ನಡುವಿನ ಆಂಟಿಸಿಮ್ಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿನಿಮಯ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ (ಡಿಜಿಯಾಲೋಸ್ಜಿನ್ಸ್ಕಿ-ಮೊರಿಯಾ ಇಂಟರಾಕ್ಷನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ) ಪ್ರಶ್ನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಜೀವಕೋಶಗಳು ಕಾಂತೀಯವಾಗಿ ಸಮಾನವಾಗಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಶೂನ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ದುರ್ಬಲ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೈಸೇಶನ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ (ದುರ್ಬಲ ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ) ಕೆಲವು ಆಂಟಿಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಈ ರೀತಿಯ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ, ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಾಂತೀಕರಣವು ಸಾವಿರದಷ್ಟಿದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್‌ಗಳ ಕಾಂತೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ… ಅಂತಹ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳು: ಹೆಮಟೈಟ್, ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್, ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್.