مکانیزم انتقال بار کیست؟ توضیح بده.
مکانیسم های انتقال بار مدل های نظری هستند که هدف آنها توصیف کمی جریان جریان الکتریکی از طریق یک محیط است.نظریه.جامدات بلوری و جامدات مولکولی دو مورد شدید متفاوت از مواد هستند که سازوکارهای انتقال بار کاملاً متفاوتی از خود نشان می‌دهند. در حالیکهدر جامدات بی نظم ، پتانسیل‌های بی‌نظم منجر به اثرات ضعیف موضعی (تله‌ها) می‌شود که باعث کاهش م‌انگین مسیر آزاد و از این رو تحرک بارهای متحرک می‌شد. ترکیب مجدد حامل همچنین باعث کاهش تحرک می‌شود.با شروع از قانون اهم و استفاده از تعریف رسانایی ، می توان برای جریان به عنوان تابعی از حامل بار μ و میدان الکتریکی اعمال شده ، عبارت مشترک زیر را بدست آورد:رابطه formula_2 هنگامی است که غلظت حالتهای موضعی به‌طور قابل توجهی بالاتر از غلظت حاملهای بار است ، و با این فرض که پرش‌ها از یکدیگر مستقل هستند.به‌طور کلی ، تحرک حامل μ به دما T ، به میدان الکتریکی اعمال شده E و غلظت حالت های موضعی N بستگی دارد. بسته به مدل ، افزایش دما ممکن است تحرک حامل را افزایش یا کاهش دهد ، میدان الکتریکی اعمال شده می تواند با کمک به افزایش تحرک یونیزاسیون حرارتی بارهای به دام افتاده و افزایش غلظت حالت های موضعی ، تحرک را نیز افزایش دهد. حمل و نقل شارژ در یک ماده ممکن است بسته به نوع و دمای اعمال شده توسط مدلهای مختلف توصیف شود.تمرکز حالات موضعی.تحرک حامل به شدت به غلظت حالت های موضعی به صورت غیرخطی بستگی دارد. در مورد پریدن نزدیکترین همسایه ، که حد غلظت های کم است ، می توان عبارت زیر را برای نتایج آزمایشی تطبیق داد:جایی که formula_4 غلظت است و formula_5 طول موضعیت حالات موضعی است. این معادله مشخصه پرش حامل بار نامنسجم است که در غلظت های کم صورت می گیرد ، جایی که عامل محدود کننده، افت نمایی احتمال پرش با فاصله بین سایتهاست.بعضی اوقات این رابطه به جای جریان برای هدایت بیان می شود:جایی که formula_4 غلظت سایت های توزیع شده به‌طور تصادفی است ، formula_8 غلظت مستقل است ، formula_5 شعاع موضعیت است ، و formula_10 یک ضریب عددی است.در غلظت های بالا ، انحرافی از مدل نزدیکترین همسایه مشاهده می شود و به جای توصیف حامل بار ، از هاپینگ با دامنه متغیر استفاده می شود. از هاپینگ با دامنه متغیر می توان برای توصیف سیستم های بی نظم مانند پلیمرهای دوپ شده با مولکول ، شیشه‌های با وزن مولکولی کم و پلیمرهای کونژوگه استفاده کرد. در حد سیستمهای بسیار رقیق ، وابستگی نزدیکترین همسایه formula_11 معتبر است ، اما فقط با formula_12 .وابستگی به دما.در تراکم حامل کم ، فرمول موت برای هدایت وابسته به دما برای توصیف حامل بار استفاده می شود. در هاپینگ متغیر داریم:که formula_14 یک پارامتر است که دمای مشخصه را نشان می دهد. برای دمای پایین ، با فرض یک شکل سهموی از تراکم حالت های نزدیک به سطح فرمی ، رسانایی توسط:نشان داده می شود و در تراکم حامل بالا ، وابستگی به آرنیوس مشاهده می شود:در حقیقت ، رسانایی الکتریکی مواد بی نظم تحت بایاس DC دارای شکل مشابهی برای یک دامنه دمایی بزرگ است که به عنوان هدایت فعال نیز شناخته می شود:میدان الکتریکی کاربردی.زمینه های الکتریکی بالا باعث افزایش تحرک مشاهده شده می شود:نشان داده شد که این رابطه طیف وسیعی از نقاط قدرت میدان را حفظ می کند.رسانایی AC.قسمتهای واقعی و خیالی رسانایی AC برای طیف وسیعی از نیمه هادیهای بی نظم به شکل زیر است:که در آن C ثابت است و s معمولاً کوچکتر از وحدت است.در نسخه اصلی آن مدل مانع تصادفی (RBM) برای رسانایی AC در جامدات بی نظم پیش بینی شده استformula_21اینجا formula_8 رسانایی DC است و formula_23 زمان مشخصه (فرکانس معکوس) شروع رسانایی AC است. بر اساس حدس تقریباً دقیق الکساندر-اورباخ برای بعد هارمونیک خوشه تراکم ، نمایش دقیق تر هدایت RBM AC در سال 2008 ارائه شده است formula_24که در آن formula_25 و formula_26 فرکانس مقیاس گذاری شده است.رسانش یونی.مقاومت الکترونیکی الکترولیت های لایه نازک مشابه هدایت الکترون، به میدان الکتریکی اعمال شده بستگی دارد ، به‌طوری که وقتی ضخامت نمونه کاهش می یابد ، هم به دلیل کاهش ضخامت و هم افزایش رسانایی ناشی از میدان ، هدایت بهبود می یابد. وابستگی میدانی چگالی جریان j از طریق یک رسانای یونی ، با فرض اینکه یک مدل پیاده روی تصادفی با یونهای مستقل تحت یک پتانسیل تناوبی بدست آمده است:که در آن α جدایی بین سایت است.تعیین تجربی مکانیسم های حامل بار.توصیف خصوصیات انتقال بار،ر مستلزم ساخت دستگاه و اندازه گیری خصوصیات ولتاژ جریان آن است. دستگاه هایی برای مطالعاتانتقاللبار معمولاً توسط رسوبات لایه نازک یا اتصالات شکسته ساخته می شوند . مکانیسم حمل و نقل غالب در یک دستگاه اندازه گیری شده را می توان با تجزیه و تحلیل هدایت افتراقی تعیین کرد. در فرم دیفرانسیل ، مکانیسم انتقال را می توان بر اساس ولتاژ و درجه حرارت وابسته به جریان از طریق دستگاه تشخیص داد.بیان تحرک به عنوان محصولی از دو اصطلاح ، اصطلاح مستقل از زمینه و اصطلاح وابسته به زمینه ، معمول است:جایی که formula_29 انرژی فعال سازی است و β وابسته به مدل است. به عنوان مثال ، برای پولپ - فرنکل ،وقتی ارتفاع سد کم است ، تونل زدن و انتشار ترمونیک معمولاً مشاهده می شود. تونل زنی با کمک حرارت یک مکانیسم "ترکیبی" است که سعی در توصیف طیف وسیعی از رفتارهای همزمان ، از تونل زنی تا انتشار حرارتی دارد.