导带、价带、禁带、费米能级

(1)传导带conduction band :传导带是自由电子形成的能量空间。 即在固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。对于金属，所有价电子所在的带都是传导带。在半导体中，所有的价电子所在的带都是所谓的价电子带，能量比价电子带高的带是传导带。 在绝对零度温度下，半导体的价带(情人节带)为全带(参照带理论)，若受到光电注入或热激励，价带的一部分电子越过禁带进入能量高的带，若空带中存在电子，则成为导电性的带传导带。势能动能：传导带的底是传导带的最低能级，可以看作电子的势能，通常电子离开位于传导带底附近的传导带的底的能量高度可以看作电子的动能。 如果外场作用于半导体两端，则电子的电势发生变化，表示在带图上传导带的底倾斜，相反，在带倾斜的区域必定存在电场(外电场或内置电场) .(二)价格范围和禁带：“价格带”(valence band )和“价格带”(valence band )通常是指半导体和绝缘体中充满0K电子的最高带。 在半导体中，该带的能级几乎是连续的。 完全充满的带中的电子不能在固体中自由运动。 但是，该电子受光后，吸收足够的能量进入下一个允许的最高能区，价格带被部分填充，价格带上残留的电子可以在固体中自由运转。禁带，英文名称： Forbidden Band常用于表示价格带与传导带之间的能量状态密度为零的能量区间。 禁带宽度的大小取决于材料是具有半导体性质还是绝缘性质。 半导体的禁带宽度小，温度上升时电子被传导带激励，使材料具有导电性。 绝缘体的禁带宽度宽，即使在高温下也是电的良导体。 无机半导体禁带宽度为0.12.0eV，-共轭聚合物的禁带宽度大致为1.44.2eV，绝缘体的禁带宽度大于4.5eV .(三)传导带与价格带的关系：“电子浓度=空穴浓度”实际上是本征半导体的特征，因此2种载流子浓度相等的半导体可以说是本征半导体。注意，未掺杂的半导体不仅是本征半导体，即使是掺杂的半导体，也能够在一定的条件下(例如高温下)变成本征半导体。空穴、载体：价带中的许多电子(价电子)不能通电，但少量的价电子空穴空穴能通电，因此空穴称为载体。 空穴的最低能量电势，即价格区域的顶部，通常是空穴在价格区域的顶部附近。禁带宽度：价带顶与传导带底之间的能量差是所谓的半导体禁带宽度。 这是发生真性激发所需的最小平均能量。施主和受主：在掺杂的半导体中，电子和空穴大多由杂质提供。 能够供给电子的杂质称为施主，能够供给空穴的杂质称为受主。 供体能级位于靠近传导带底部的禁带中的受体能级位于靠近价格带顶部的禁带中。 实际上，未掺杂半导体的费米能级位于价电子带和传导带的中央附近。 n型半导体的费米能级位于传导带的底部附近，p型位于价电子带的顶部附近。(4)能源间隙：转译为能隙(Bandgap energy gap )或带隙，在固体物理学中是指从半导体或绝缘体价格带的上端到传导带的下端的能隙。费米能量：根据量子力学理论，具有半奇数自旋量子数(通常为1/2 )的费米子与电子一样，遵循气泡的不互换原理，即一个量子状态只被一个粒子占据。 因此，费米子在能级上的分布遵循费米-狄拉克分布。 由不相互作用的费米子构成的系统的基态模型可以通过从无粒子系统逐个填充粒子的方式构成，直到所有粒子完全填充为止，对当前未被占用的最低能量的量子状态进行填充。 此时，系统的费米能量是占据最高分子轨道的能量。费米面：金属中的自由电子满足泡利不相容原理，当费米统计分布f(E)=1/(1expeef/Kbt)(ef为费米能级，kb为波尔兹曼常数，t为温度) T=0K时，分布于其单粒子能级的概率服从f(e)=1。 在绝对零度下，电子占据eef的全能级，ef以上的能级全部为空，自由电子的能量表示为E(k)=/2m，这是o空间的等能面，将E=Ef等能面称为费米面。注意：半导体中的费米能级和金属费米