激活能就是使晶體原子離開平衡位置遷移到另一個新的平衡或非平衡位置所需要的能量。
亦稱為“活化能”。為了開始某一物理化學過程 (例如塑性流動、原子擴散、化學反應、形成空位等) 所需要克服的能量。此能量可以由體系本身具有的能量起伏提供，也可由外界提供。激活能越小，則該過程就越容易進行。
基本介紹
- 中文名：激活能
- 外文名：activating energy
- Q：擴散激活能
- 意義：溫度應力對產品壽命影響的一指標
- 溫度：溫度大於500K時激活能不再為常數
定義,擴散激活能,蠕變激活能,
定義
激活能是晶體中晶格點陣上的原子運動到另一點陣或間隙位置時所需的能量，是反映溫度應力對產品壽命影響的一種指標。對物質而言，它從正常的未失效狀態向失效狀態轉換的過程中存在著勢壘。這就是激活能。激活能越小，失效的物理過程越容易進行。激活能越大，加速係數越大，越容易被加速而失效。
通常情況下，激活能是不隨溫度變化的常數。也就是說，對應於某失效機理，激活能是不隨溫度變化的常數。這就保證了加速壽命試驗的可行性。但是事實上，當溫度大於500K時，激活能不再為常數。
擴散激活能
對激活擴散能的解釋
1、就本徵電導而言，激活能△E。相當於能帶隙的寬度是顯然的。而對於非本徵電導,則有兩種情況:a.對n型非本徵電導,△E。等於施主能級和導帶邊之間的距離;b.對p型非本徵電導,△E。則等於受主能級和價帶邊之間的距離。不過，已有許多實驗事實表明大量的非本徵半導體材料的激活能隨溫度的改變而不同。在低溫下，對應於非本徵電導的激活能；而在高溫下，卻相應於本徵電導的激活能。
2、因為任何晶體(不論是無機的還是有機的)都存在缺陷,因此,由各種缺陷所產生的陷阱始終存在於晶體中，這些缺陷將和從歐姆接觸注入的載流子產生相互作用，從而控制了載流子的流動並確定了晶體的電流一電壓特性。由於陷阱的存在,△E。就相應於陷阱深度。若設E為俘獲能級，則對於電子陷阱△E。=Ec一E:(5)對於空穴陷阱△E,一E:一Ev(6)這意味著支配電導過程的是俘獲載流子的熱釋放。
3、由於有機固體材料的費密能級E;上沒有電子,只有處於其內部導帶、價帶或者雜質能級內的電子可供發射。而且,在半導體或絕緣體中,只有導帶中的很少一部分電子發射到真空能級(電子在真空中的最低能級)中去需要較少的能量,而價帶和雜質能級中的電子都需要較高的能量才能發射到真空能級中去。當一個電子離子半導體或絕緣體後，剩餘的電子就會恢復它們的統計分布。如果導帶中有一個電子離開了,它的位置馬上就會被來自雜質能級或者價帶的電子所占據。因為電子發射前後其內部的電子分布決定於這些電子相對費密能級Ef的能級,因此一個電子從有機固體材料發射到真空能級所需要的自由能就相當於激活能△E，它包括兩部分能量:a.Ec一Ef；b.使一個電子從其表面上導帶的底邊移至剛好在半導體或絕緣體外部的真空中的一點所需要的能量—電子親合勢X。
4、對於各種類型的電接觸，如金屬一電解質、電解質一絕緣體、MIS(金屬一絕緣體一半導體)體系、等等。兩個表面之間並不能完全接觸,即使對於實際接觸的部分，在表面之間也會存在力學作用和反應。此外，不同材料的接觸表面作為一種不連續性,電子分布相對於離子實可能是非對稱的，它類似於由淨電荷流動的方式而導致偶電層的形成。它們都會使電極與固體樣品之間存在一勢壘，此勢壘的作用是阻止載流子的注入。從電極注入的載流子必須克服電極與固體樣品之間的這一勢壘而參與電導過程，所以激活能△E。相應於此勢壘高度。
5、在外加電場的作用下，固體樣品中的電子從基態躍遷至激發態以致它們能夠貫穿勢壘，從而有效地對電導作出主要貢獻。因此，激活能△E。相應於外電場所提供的電子實現貫穿所需的能量。早在1955年,Eley和屍afrztt就提出這種勢壘通常是分子間相互作用而形成的一種勢壘。
6、如果固體樣品受到壓力作用，通常都會影響電導，使得△Eσ發生變化。就有機半導體而言,特別是高分子有機半導體材料,壓力增大將使鄰近分子的波函式疊加增強,因而使載流子的遷移率增加,Baltey和LyonS曾在1966年提出這將使得極化能增加。Gutmann和LyonS建立了如下關係：
△Eσ=I-X-△P (9)
式中l為電離能，△P為極化能，(9)式指出激活能與極化能之間的關係。
根據以上分析討論,激活能△E。可借六種不同的過程之一來解釋,它與固體樣品的結構是有關的。但若僅僅根據△Eσ的數值去區別電導過程將是極為困難的。
蠕變激活能
蠕變激活能是實現蠕變元過程所需的能量，它的數值大小反映元過程的難易程度。
同一種材料在不同的溫度和應力範圍內，蠕變的機制不同，因而蠕變激活能也就不同。例如，純鋁在較低溫度下，蠕變激活能隨溫度而增高; ；但在0.5Tm(Tm是熔點絕對溫度)以上，蠕變激活能保持恆定，並等於自擴散激活能。
對蠕變激活能的研究，不僅有學術意義，而且有實際意義.它一方面可以揭示蠕變過程的物理本質，另一方面又可以為發展抗蠕變材料和縮短蠕變試驗時間的方法奠定理論基礎.我國科學工作者孔慶平等通過對蠕變激活能的一系列研究，從實驗上和理論上肯定了一種提高溫度、縮短蠕變試驗時間的方法.這種外推方法已為我國高溫材料研製和工業部門廣泛採用。
