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能帶是什麼

能帶固體物理學中的一箇概念,它描述了晶體中電子可能具有的能量範圍。在晶體中,由於原子按一定的規律週期性排列,電子的能量狀態不再是分立的能級,而是形成了一系列準連續的能級,這些能級被稱爲能帶。能量越大的能級在能量座標上的位置越高,一定能量範圍內的許多能級可以形成一條帶,這條帶就是所謂的能帶。能帶分爲傳導帶(簡稱導帶)、價電帶(簡稱價帶)和禁帶等。導帶和價帶之間的空隙稱爲能隙。

允帶:允許電子佔據的能帶。

禁帶:允帶之間的範圍,不允許電子佔據。

滿帶:完全被電子佔據的能帶。

空帶:完全未被電子佔據的能帶。

導帶:部分被佔據的能帶,其中的電子能夠導電。

價帶:價電子所佔據的能帶,可以是滿帶,也可以是導帶。

能帶理論是用量子力學的方法研究固體內部電子運動的理論,它始於20世紀初期,並在量子力學確立以後發展起來。能帶理論能夠解釋固體中導體、半導體絕緣體三大類區別的由來。當電子從價帶獲得能量而跳躍至傳導帶時,電子就可以在帶間任意移動而導電。能帶結構可以解釋爲什麼某些材料是導體,而其他材料是絕緣體或半導體。