什么是半导体导带中电子的顺磁性

什么是半导体导带中电子的顺磁性,第1张

什么是半导体导带中电子的顺磁性?答:顺磁性是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 来表示(M和H分别为磁化强度和磁场强度),从这个关系来看,磁化率k是正的,即磁化强度的方向与磁场强度的相同,数值为10-6—10-3量级。

所有物质都具有反磁性。在外磁场作用下,电子的轨道运动产生附加转动,动量矩发生变化,产生与外磁场相反的感生磁矩,表现出反磁性。但在含有不成对电子的物质中被顺磁磁化率掩盖。

抗磁性是指一种弱磁性。组成物质的原子中,运动的电子在磁场中受电磁感应而表现出的属性。外加磁场使电子轨道动量矩绕磁场进动,产生与磁场方向相反的附加磁矩,故磁化率k抗为很小的负值(10-5—10-6量级)。所有物质都具有抗磁性。

顺磁性材料有氧气、金属铂(白金)、一氧化氮、含掺杂原子的半导体{如掺磷(P)或砷(As)的硅(Si)}、由幅照产生位错和缺陷的物质等。

顺磁性(paramagnetism)是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率k=M/H来表示(M和H分别为磁化强度和磁场强度),从这个关系来看,磁化率k是正的,即磁化强度的方向与磁场强度的相同,数值为10-6—10-3量级。

技术应用:

热顺磁性氧气分析仪顺磁性有其重要的应用,从顺磁物质的顺磁性和顺磁共振可以研究其结构,特别是电子组态结构;利用顺磁物质的绝热去磁效应可以获得约1—10-3K的超低温度;顺磁微波量子放大器是早期研制和应用的一种超低噪声的微波放大器,促进了激光器的研究和发明。

在生命科学中,如血红蛋白和肌红蛋白在未同氧结合时为顺磁性,同氧结合后转变为抗磁性,这两种弱磁性的相互转变反映了生物体内的氧化还原过程 ,其磁性研究成为生命现象的一种方法。

目前医学上从核磁共振成像技术发展到电子顺磁共振成像技术,可以显示生物体内顺磁物质(如血红蛋白和自由基等)的分布和变化,此外某些测氧仪利用了顺磁性的原理。


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