• c) حالت جایگزیده d)جایگزیدگی قوی ]۱۲[.

با توجه به شکل (b(1-5)) چگالی حالت ها در شکل (۱-۶) نشان داده شده است. رسانندگی در دمای صفر مطلق در حالات جایگزیده و غیرجایگزیده که توسط مرز در واقع حالت های جایگزیده را از غیر جایگزیده متمایز می کند، بطوریکه می توان نوشت:
(۱-۱۳) حالت های جایگزیده 
حالت های غیرجایگزیده 
برای انرژی هایی که اندکی از کمتر می باشند مات^[۴۹] پیشنهاد می کند که تابع موج باید به شکل(c(1-5)) باشد. یعنی تابع موج در این ناحیه دارای علامت و دامنه تصادفی است و پوش^[۵۰] منحنی به صورت نمایی کاهش می یابد]۱۲[.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل۱-۶) چگالی حالتها در مدل آندرسون هنگامی که حالتها در مرکز باند غیر جایگزیده هستند.حالتهای جایگزیده با سایه نشان داده شده‌اند.  و  محدوده انرژی حالت های جایگزیده را از غیرجایگزیده متمایز می کنند ]۱۲[.
در این حالت، هر اربیتال جایگزیده ای با اربیتال دیگر همپوشانی دارد. در حالت جایگزیده، الکترون فقط می تواند توسط جهش از یک جایگاه به جایگاه دیگر شبکه حرکت نماید. اگر حالت های جایگزیده کنار هم نباشند، روی هم افتادگی توابع موج اندک است و احتمال جهش کاهش می یابد. جهش الکترون به مقداری انرژی نیاز دارد، که این انرژی به عنوان انرژی فعال سازی شناخته می شود (شکل (b(1-7)) را ببینید).
شکل۱-۷)a :رسانندگی  بر حسب انرژی  در  ۰  مدل آندرسون را خواهیم داشت. خط پر رسانندگیD.Cو خط چین رسانندگی A.Cاست.
b :انرژی فعال سازی جهشیWبر حسب انرژی E ]12[.
به دلیل اینکه انرژی فعال سازی  به دما  وابسته است، رسانندگی نیز تابعی از دما خواهد بود]۱۲[.
۱-۵-۲-۲) معرفی مدل های متداول ساختار نواری برای مواد بی شکل
با توجه به آنچه در بخش قبل ذکر شد، در محیط های غیر بلوری، ساختار نواری انرژی دیگر همانند بلورها نبوده و دارای تغییراتی می باشد که در آن نقش حالات جایگزیده بایستی لحاظ شود. از ویژگی های بارز یک بلور، وجود لبه های تیز در نوار رسانش و ظرفیت می- باشد؛ بنابراین گاف انرژی مشخص و خوش تعریفی خواهیم داشت. این ساختار نواری موجب می شود که مطالعه روی خواص ترابردی آن به سادگی صورت پذیرد. در مواد بی شکل نظم بلندبرد نداریم، ولی از لحاظ نظم کوتاه برد همان خواص بلوری را خواهیم داشت. بنابراین می توان از تقریب بستگی قوی برای نزدیک ترین همسایه ها استفاده کرد.
بر اساس نظریه مات و آندرسون، افت و خیزهای مکانی در پتانسیل یک ماده بی شکل سبب شکل گیری بی نظمی و در نتیجه تشکیل حالت های جایگزیده می گردد ]۹و۱۰و۱۳و۱۴[. این حالت های جایگزیده تمام انرژی نوار را اشغال نمی کنند، بلکه سبب تشکیل دنباله هایی در بالا و پایین نوارهای معمولی ظرفیت و رسانش می گردد. طبق نظر مات یک مرز مشخص بین حالت های گسترش یافته و جایگزیده وجود دارد.
مدل های مختلف ارائه شده جهت توجیه ساختار نواری مواد بی شکل به صورت طرحوار در شکل(۱-۸) نشان داده شده است. وجه اشتراک تمام این مدل ها در معرفی حالت های جایگزیده در دنباله نوارهاست.
مشهورترین این مدل ها عبارتند از:
الف) مدل کوهن- فریتشه- اوشینسکی^[۵۱]
ب) مدل دیویس- مات^[۵۲]
شکل۱- ۸) نمودار چگالی حالات برای نیمرساناهای آمورف
(a) مدل کوهن-فریتشه-اوشینسکی
(b) مدل دیویس-مات با تراز جبرانی در وسط گاف
© مدل دیویس-مات اصلاح شده
(d)یک شیشه واقعی با نقص‌های شبکه‌ای]۶[.
۱-۵-۲-۲-۱) مدل کوهن- فریتشه- اوشینسکی
یکی از مدل های نواری پیشنهادی در جامدات بی نظم مدل CFO است. نمایش طرحوار این مدل در شکل(a-1-8) نشان داده شده است]۱۵[. بر اساس این مدل، دنباله حالات انرژی در عرض گاف انرژی گسترش یافته و تیزی لبه نوارهای رسانش و ظرفیت را کاهش می دهد. برخی معتقدند که در آلیاژهای (شیشه های) هالوژنی، بی نظمی بسیار زیاد باعث همپوشانی دنباله نوارهای رسانش و ظرفیت می شود و به یک چگالی قابل ملاحظه در میانه گاف انرژی منجر می شود. این مدل بیشتر برای شیشه های هالوژنی که در وسایل کلیدزنی بکار می روند، مورد استفاده واقع می شود]۱۴و۶[.
۱-۵-۲-۲-۲) مدل دیویس- مات
مدل دیگری که می توان آنرا به برخی از جامدات آمورف نسبت داد مدل دیویس مات است. نمایش طرحوار این مدل در شکل(c و b-1-8)نشان داده شده است. در این مدل دنباله حالات جایگزیده باریک تر است و کمی به داخل گاف انرژی گسترده شده اند و نوارهای جبرانی^[۵۳] نیز در میانه گاف انرژی پیش بینی می شوند که از ناراستی های شبکه نشأت می گیرند و آن ها را پیوندهای آویزان^[۵۴] می نامند. همین نوار مرکزی ممکن است به یک نوار پذیرنده و یک نوار دهنده شکافته شود.
در این مدل چگالی حالات بطور یکنواحت در داخل گاف کاهش نیافته و قله های متمایزی مشاهده می شود. در دماهای پایین، رسانش توسط تونل زنی همراه با برانگیختگی گرمایی صورت می گیرد و در دماهای بالاتر رسانش از طریق جهش حامل های بار بین حالات جایگزیده صورت می پذیرد]۱۵و۶[.
۱-۶) مدل رسانشی پلارون کوچک در نیمرساناهای آمورف
در یک نیمرسانای آمورف که حاملهای بار (مثلا الکترونها) در آزادی نسبی قرار ندارند و از نظر انرژی در حالات جایگزیده واقع شده اند، مکانیسم رسانش الکتریکی بصورت رسانش و گذار نوار به نوار حامل نبوده و خصوصاَ در جامداتی که حاوی یونهای فلزات واسطه در ظرفیت های مختلف هستند، رسانش پلارونی حائز اهمیت است. در یک جامد بی شکل، گاهی حامل های بار اضافی وارد یک حالت خودحبس می شوند و سبب قطبش^[۵۵] محیط اطراف خود می گردند و می توانند سبب تغییراتی در شبکه گردند. این امر توسط اِمین^[۵۶] مورد بررسی کامل قرار گرفته و پیشنهاد می کند که حامل بار در برخی مواد بی شکل می تواند خودش را بر اثر پلاریزه کردن محیط حبس نماید. اِمین پیشنهاد می کند که خواص ترابرد الکترونی در تعداد زیادی از نیمرساناهای غیربلوری را می توان بر اساس مدل پلارون کوچک توجیه نمود؛ به عبارت دیگر، عامل رسانندگی، پلارون می باشد ]۱۶[.
۱-۷) معرفی برخی روش های فیزیکی و شیمیایی تهیه مواد بی شکل
با توجه به سهولت تهیه مواد آمورف نسبت به مواد بلوری، روش های متنوعی در این خصوص وجود دارد که می توان از آن ها در تهیه مواد در حالت بی شکل استفاده کرد. از این میان، چند روش که بیش از سایر روش ها مورد استفاده اند که برای تولید مواد غیربلوری در حالت توده ای و لایه ای به منظور نیازهای تجاری یا علمی به کار گرفته می شوند. این چند روش به شرح ذیل اند:
فرونشانی مذاب^[۵۷]: یکی از قدیمی ترین روش برای تولید یک جامد بی شکل، سرمایش سریع ماده مذاب است. مواد بی شکلی که در این روش تولید می شوند اگر از خود گذار شیشه ای نشان دهند، شیشه نامیده می شوند، این روش به دلیل سادگی، عدم نیاز به سامانه های پیچیده و همچنین حفظ استوکیومتری (تناسب عنصری) تا حد بالایی، از معمول ترین روش های تهیه ی مواد آمورف می باشد.
تبخیرگرمایی^[۵۸]: از این روش که ساده ترین روش نیز به شمار می رود به طور گسترده در تولید لایه ای نازک بی شکل استفاده می شود و جامدهای بی شکل به وسیله رسوب گذاری از یک فاز بخار تولید می شوند.
کندوپاش^[۵۹]: فرایند کندوپاش اگرچه پیچیده تر از تبخیر گرمایی است، اما از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است. ساده ترین راه کندوپاش اعمال یک ولتاژ منفی بالا به سطح هدف است، که در آنجا موجب جذب یون های مثبت از پلاسما و بمباران سطح هدف می گردد.
لایه نشانی بخار شیمیایی^[۶۰]: روش رسوب گذاری بخار شیمیایی  مشابه روش تخلیه تابان است و هر دو تجزیه یک گونه بخار وابسته است. تفاوت آن، این است که فرایند DVCبه انرژی گرمایی وابسته است]۱[.
۱-۸) مروری بر برخی کاربردهای مواد آمورف در حوزه های مختلف علوم
یکی از نکات بارز در مورد جامدات و صرفاَ نیمرساناهای آمورف، کاربردهای آنها در فناوری های مختلف است. امروزه مواد آمورف کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله صنایع ورزشی ، نظامی ، دفاعی ، فضایی ، الکتریکی و مغناطیسی داشته و جایگاه خود را روز به روز مستحکم تر می کنند.  با توجه به قدمت مواد آمورف و پتانسیل بالای این مواد خصوصا نیمرساناهای آمورف ، تهیه و معرفی مواد بی شکل جدید، کاربردهای متنوعی را در صنعت یافته اند که به برخی از کاربردهای آنها اشاره می نماییم.
۱-۸-۱) کاربردهای الکترونیکی
در سال ۱۹۷۶ لی کومبر و اسپیر^[۶۱] کشف کردند که ترکیب  می تواند در هر دو گونه و  تولید شود. از آن زمان تقریباً کاربرد نیمرساناها در الکترونیک عملی شد. از جمله این موارد می توان به کاربردهای ذیل اشاره کرد
ساخت وسایل کلیدزنی: یکی از مهمترین کاربردهای نیمرساناهای آمورف در ساخت وسایل کلیدزنی می باشد، که در میدان های الکتریکی قوی می توانند از حالت مقاومت بالا(رسانش الکتریکی کم) به حالنی که مقاومت بسیار پایین است تغییر ساختار دهند.
سلول های خورشیدی^[۶۲]: شاید مهمترین توسعه فناوری و مهمترین کاربرد نیمرساناهای بی شکل در تبدیل مستقیم نور خورشید به انرژی الکتریکی باشد. در سال۱۹۸۰ هنری نشان داد که می توان از نیمرساناهایی با شکاف ۳۵/۱جهت تبدیل مستقیم نور خورشید به انرژی الکتریکی با بازده قابل قبول استفاده نمود]۱۷[.
الکتروفتوگرافی: یکی از کاربردهای بسیار شایع نیمرساناهای بی شکل در الکتروفتوگرافی یا زیروگرافی^[۶۳] (این نام از ریشه یونانی به معنی خشک نویسی گرفته شده) در ماشین های نسخه برداری است. مواد مورد استفاده در این زمینه در ابتدا لایه­ های نازک بوده که اخیراً لایه های نیز مورد استفاده قرار می­گیرد]۱۷[.
ترانزیستورهای لایه نازک: میکروالکترونیک چشم اندازهای جدیدی برای گسترش فناوری نیمرساناها گشوده است. با بهره گرفتن از فناوری جدید می توان ۱۰^۵ عنصر در هر سانتی متر مربع ایجاد کرد. با بهره گرفتن از ساختارهای چند لایه ای (فلز- نیترید- دی الکتریک- نیمرسانا) که در سال های اخیر ساخته شده اند، ۱۰^۸ مدار ذخیره کننده اطلاعات را می توان در هر میلیمتر مربع قرار داد. برای خواندن اطلاعات می توان علاوه بر سیگنال های الکتریکی، از پرتو لیزری نیز استفاده کرد. از جمله این مواد، می توان لایه های نازک بی شکل تبخیر شده یا نشانده شده بر روی یک زیرلایه را نام برد. در سال های اخیر تقاضای قابل توجهی برای صفحات نمایشگر در ابعاد بزرگ، به عنوان مثال جهت تلویزیون های رنگی یا صفحات کامپیوتر قابل حمل بوده است؛ علاوه بر این در ساخت هر صفحه نمایشگر با ابعاد بزرگ، وجود ترانزیستورهای لایه نازک غیر قابل اجتناب است]۱۷[.
۱-۸-۲) کاربردهای الکتروشیمیایی
حسگرهای الکتروشیمیایی: توانایی یون هایی چون و در نفوذ سریع به شیشه های اکسیدی یا هالوژنی، درر حضور میدان الکتریکی یا گرادیان تمرکز یون ها، گستره ای از کاربردهای الکتروشیمیایی را گشوده است. بنابراین یکی از کاربردهای شایع مواد بی شکل در الکتروشیمی، استفاده از جامد بی شکل به عنوان الکترود جهت نمایش حرکت و فعالیت یون ها در محلول های یونی است.
باتری های حالت جامد: قابلیت ارائه کاربردهای مفید مواد بی شکل در ذخیره انرژی (باتری ها) قابل توجه بوده و موجب استفاده وسیع این مواد در الکترولیت های بی شکل در حالت لایه نازک گردیده است. یکی از موارد استفاده باتری های جامد در ابزار میکروالکترونیکی در شرایط دمایی بالا است. مزیت عمده این باتری ها بسته بندی آسان و جلوگیری از تراوش (برخلافباتری الکترولیت مایع) می باشد.
۱-۸-۳) کاربردهای نوری
امروزه صرفاً یک خاصیت فیزیکی مناسب نمونه ها نمی تواند معیار کاربرد تجربی آن باشد بلکه علاوه بر خصلت مورد نظر باید به پایداری محیطی و دوام عملکرد آن نیز توجه نموده خصوصاً در شیشه های نیمرسانا در بحث کاربردهای نوری باید پایداری گرمایی شیشه ها و تحمل شوک های گرمایی مد نظر قرار بگیرد صرف نظر از این نکات، در سال های اخیر از الیاف نوری در مخابرات استفاده می شود. می توان در ناحیه فعال این الیاف از جامدات بی شکل استفاده نمود. از دیگر موارد کاربرد، می توان دیودهای نور گسیل، لیزر، حافظه های نوری و کلیدزن های نوری را نام برد.
با توجه به هر آنچه پیش از این ذکر شد و با توجه به پتانسیل کاربردی وسیع نیمرساناهای آمورف در حوزه های مختلف علوم و مهندسی و امکان کنترل مناسب خواص الکتریکی، نوری، ساختاری، گرمایی و … با تغییر درصد مولی مؤلفه های تشکیل دهنده، در این پایان نامه به مطالعه اثر میدان الکتریکی قوی بر نیمرسانای می پردازیم. لازم به ذکر است که شیشه مورد نظر با توجه به وجود Te دارای نقطه ذوب نسبتاً پایین و رطوبت گیری کمی می باشد که این موضوع می تواند در سهولت روش تهیه و پایداری محیطی آن اثر نماید.