chapter4金属、半导体.ppt

1、由于乐队的形成、晶体中电子的共有化的结果，晶体内电子的能量状态与孤立原子中的电子不同：晶体内电子的能量可以在一定程度的允许范围内，这些个的允许范围将不能位于被称为乐队的两个乐队之间的区域称为禁带。 以硅为例，每：立方厘米有51022个原子，原子之间的最短距离为0.235nm，远离原子核的壳层重叠，壳层重叠，电子不能被某个原子限定，可能转移到相邻原子的相似的壳层，移动到距离相邻原子更远的壳层关于乐队的形成，从结晶中的各个原子的能级的相互影响来说明的话，孤立原子中，原子核外的电子以一定的壳层排列，每个壳层容纳一定数量的电子，电子具有不同的能值，也就是说电子以能级分布。 孤立的原子、其轨道电子的能量

2、如果由一系列独立的能级表示的原子与固体结合，则原本处于相同能态的电子产生微小的能差，与此相对应的能级向乐队扩展。 在单一原子中，电子具有1s、2s、2p等的分离能级，如果结晶内含有n个相同的原子，则每个原子具有相同能量的所有价电子现在处于共有化状态。 由于泡沫经济不兼容原理的约束，这些个的共享外层电子将不能处于相同能量水平，并将原始相同能量水平分裂成接近n个原始能量水平的新能量水平。 因为n很大，所以在替代能源级中相邻的两个能量级的能量差仅仅是10-22eV，可以看作是几乎连续的，n个替代能源级具有一定的能量范围，通常被称为乐队。 也就是说，使原本处于相同能量状态的电子产生微小的能量差，将其相

3、应的能级扩展到乐队。 通常用与核电源类相同的符号表示乐队。 例如，1s乐队、2p乐队等、能带结构、1、乐队、n :乐队的指标表示对不同的乐队对赋予的n，因此固有能量包含多个以不同k值对应的能量级别，由这些个的多个能量级别构成的乐队称为带，带能量固有值的整体被称为结晶的能带结构，满足电子能量e和频率k的关系方程式的能量区域被称为乐队或能带电子具有的能量范围。 相邻的两个乐队之间有可能被称为电子不允许的能隙或禁带，2、被称为固体的导电机构，不同的结晶具有不同的导电性，这与结晶内的电子向乐队的填充和运动状况有关，原子壳层中的内层的行政许可带总是被电子充满，然后，更进一步晶体中电子在乐队中的各能级填充

4、方式遵循费米-狄拉克分布、泡沫经济不相容原理。 遵循最小能量原理。 电子从低能级依次到达高能级。 对于填充电子，乐队可以分为全乐队、价电子带(传导带)、空乐队、禁带、全乐队。 结晶中最低乐队的各能级被电子充满，这样的乐队称为全乐队。 满带中的电子从原本占有的能量水平向同一乐队中的其它能量水平移动时，受泡沫经济不兼容原理的限制，另一个电子必须反向移动，总效应与没有电子转移一样，外电场无法改变电子在满带中的分布，因此满带满带：用电子填满的容许带，空带：如果一个乐队中没有全部能级用电子填满，这样的乐队就称为空带。 空带：一个一个的能级上没有电子的能带，对应各原子的激发态能级的能带，在没有被激发的正常

5、情况下，被激发的电子进入作为空带的空带时，空带变成了传导带。 禁带：相邻的两个乐队之间的间隙禁带中不存在电子的稳定态的禁带宽度对结晶的导电性起到重要的作用。 价格带：价格电子能级分裂形成的乐队。绝缘体中，价格电子正好满足最低的一系列乐队，最上面的乐队是价格带，更高的各乐队都是空乐队，通常，价格带是能量最高的乐队的价格带用电子填满，可能无法填满电子，也可能无法填满或填满。 在导体中，有些价电子存在于不满波段，该乐队被称为传导带，传导带：价电子所占的高乐队一般为未完全充满电子的乐队，传导带：有些能级为充满电子的乐队，由于外加电场的作用，传导带中的电子进入未嵌入同一乐队的稍高的能级传导带中的电子具有

6、导电作用。 3、导体、半导体和绝缘体的能带结构、电阻率为10-8m以下的物体是导体电阻率为108m以上的物体是绝缘体电阻率为上两者之间的半导体，是孤立的原子，其轨道电子的能量是由一系列个别的能级表示的原子与固体结合时， 由于电子充满了这些个原子的能级扩展而形成乐队的原子的内层能级，因此相应的内层能乐队是满带、与导电无关的固体是否导电，取决于与价电子能级对应的乐队价电子带是否被电子充满，(1)导体：能带结构有3种， 形式1 :在价电子带中仅填充了电子的一部分，通过施加电场，这些个的电子在乐队中容易从低能级迁移到高能级而形成电流， 例如金属Li电子每1s22s1原子只有一个价电子，全部晶体中的价电

7、子只添加一半的价电子带，实际上与导电有关的是不满带中的电子导电型导体，形式2:2价元素体Bi、As、Mg、Zn (半金属)金属Mg电子配置1 s2.2 s2.2 ps 2谐振带充满电子， 该新的更宽的乐队构成了满带晶体结构的特征，其中价电子带与空带重叠形成更宽的乐队，可添加的电子的数量大于2N，使得乐队不能完全充满电子。 形式3:Na、k、Cu、Al、Ag的金属的价电子带本来就没有充满电子。 在云同步中，价电子带与邻接的空乐队重叠，形成更宽的传导带的是实际上未满足的价电子带中的电子导电型导体。 例如，原子与晶体结合时，3s乐队仅满足一半电子，而3p乐队与3s乐队交错。 像这样充满电子的能级上有

8、很多空的能级，电场容易在高能级上激发价电子，所以Na是良导体。 绝缘体具有充满电子的满带和宽禁带，在禁带宽度Eg约为36 eV的一般温度下，满带的电子在外加电场的作用下在空带上激励(越过禁带)，难以参与导电的大部分离子晶体都是绝缘体。 (2)绝缘体，例如NaCl晶体，其乐队由Na和cl络离子的能级构成，Na的最外层2p和cl的最外层3p充满电子，在其最高带和空带之间存在宽禁带，因此NaCl是绝缘体。 迁移：少数电子的受光和热的激发从全带的顶部向邻接的空带迁移。 原来的录音带几乎录音带。 不满天带。 绝缘体：电子正好满足最低的一系列乐队(最上面的乐队被称为价格带)，更高的各乐队都是空的(即空带)，因为没有不满的频带，所以禁止带宽大，不能通电。 (3)半导体：温度T=0K时，能带结构与绝缘体相似，但禁带宽度Eg狭窄，约0.5 ev； 在温度T0K下，电子的热激发能从全乐队迁移到空乐队，空乐队成为传导带，并且在