能带理论固体中的空带

发布网友发布时间：2024-10-06 22:08

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热心网友时间：2024-11-20 05:26

在固体材料的结构中，存在一种特殊的能量状态，称为空带。它是指材料中完全空置的导电状态，即没有电子占据的高能级。当满带（即电子所能占据的所有最低能量状态）与空带之间的能量差，即禁带宽度，达到大约5到7电子伏特(eV)时，这个间隙对于电子来说就像一道难以逾越的障碍，因此这类材料通常表现为绝缘性质。例如，金刚石的禁带宽度就达到了5.3eV，使得电子几乎不可能通过热运动等方式跨过这个间隙。

然而，当禁带宽度收缩至1eV左右（这相当于1.602×10^-19焦耳或96.48千焦每摩尔）时，材料的行为发生了显著变化，进入半导体范畴。半导体材料的禁带宽度使得电子有一定的能级跃迁可能性，使得其导电性能介于导体和绝缘体之间。具体来说，硅(Si)的禁带宽度大约是1.12eV，而锗(Ge)的禁带宽度则为0.67eV，这些数值是区分半导体材料特性的关键参数。

扩展资料

能带理论（Energy band theory ）是讨论晶体（包括金属、绝缘体和半导体的晶体）中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是单电子近似的理论；对于晶体中的价电子而言，等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用，是一种晶体周期性的势场。