晶體的能帶理論-資料下載頁(yè)
2025-06-23 16:07本頁(yè)面
【正文】 ，Na+ 的最外殼層 2p 和 Cl 的最外殼層3p，都已被電子填滿，且這最高滿帶與空帶之間存在著很寬的禁帶，所以NaCl是絕緣體。在溫度 T=0K 時(shí)，能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體相似，只是禁帶寬度△Eg很窄，～；在溫度 T=0K時(shí)，電子熱激發(fā)能從滿帶躍遷到空帶，使空帶成為導(dǎo)帶，同時(shí)在滿帶中產(chǎn)生空穴；外加電場(chǎng)后，電子和空穴從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，而形成電流，因此半導(dǎo)體具有導(dǎo)電性。如：硅、硒、鍺、硼等元素，硒、碲、硫的化合物，各種金屬氧化物等物質(zhì)都是半導(dǎo)體。能帶結(jié)構(gòu)小結(jié)：能帶理論是研究固體中電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的近似理論。在討論和學(xué)習(xí)中可以從不同的角度，聯(lián)系無(wú)機(jī)化學(xué)的知識(shí)加以理解和掌握。下面是幾個(gè)關(guān)于能帶理論的圖解，請(qǐng)認(rèn)真理解。不同固體的能帶填充情況圖15
(a) 導(dǎo)體；(b) 絕緣體；(c) 半導(dǎo)體；(d) 半金屬本證半導(dǎo)體，絕緣體，導(dǎo)體的（最外層）能帶圖16圖17四、能帶理論的意義和局限性能帶理論是現(xiàn)代固體電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，對(duì)于微電子技術(shù)的發(fā)展起了不可估量的作用。能帶理論是研究固體中電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種近似理論。固體由原子組成，原子又包括原子核和最外層電子，它們均處于不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，首先假定固體中的原子核固定不動(dòng)，并按一定規(guī)律作周期性排列，然后進(jìn)一步認(rèn)為每個(gè)電子都是在固定的原子實(shí)周期勢(shì)場(chǎng)及其他電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，這就把整個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)化成單電子問(wèn)題。能帶理論就屬這種單電子近似理論。具體的計(jì)算方法有自由電子近似法、緊束縛近似法、正交化平面波法和原胞法等。前兩種方法以量子力學(xué)的微擾理論作為基礎(chǔ)，只分別適用于原子實(shí)對(duì)電子的束縛很弱和很強(qiáng)的兩種極端情形；后兩種方法則適用于較一般的情形，應(yīng)用較廣。 能帶理論在闡明電子在晶格中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、固體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、合金的某些性質(zhì)和金屬的結(jié)合能等方面取得了重大成就，但它畢竟是一種近似理論，存在一定的局限性。例如某些晶體的導(dǎo)電性不能用能帶理論解釋?zhuān)措娮庸灿谢Ｐ秃蛦坞娮咏撇贿m用于這些晶體。多電子理論建立后，單電子能帶論的結(jié)果常作為多電子理論的起點(diǎn)，在解決現(xiàn)代復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，兩種理論是相輔相成的。12
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