An der Bindung beteiligte Elektronen können nicht an der Leitung beteiligt sein?

Ich studiere derzeit das Lehrbuch Physics of Photonics Devices, Second Edition , von Shun Lien Chuang. In einem Abschnitt, in dem die grundlegenden Konzepte von Halbleiterbändern und Bindungsdiagrammen erörtert werden , sagt der Autor Folgendes:

Das As-Atom hat die Ordnungszahl 33 mit an$[\text{Ar}]3d^{10}4s^24p^3$Konfiguration oder fünf Valenzelektronen in der äußersten Schale ($4s$Und$4p$Zustände). Zur vereinfachten Darstellung zeigen wir in Abb. 1.2a ein planares Bindungsdiagramm [2, 3], in dem jede Bindung zwischen zwei benachbarten Atomen mit zwei Punkten gekennzeichnet ist, die zwei Valenzelektronen darstellen. Diese Valenzelektronen werden entweder von Ga- oder As-Atomen beigetragen. Das Bindungsdiagramm zeigt, dass jedes Atom wie Ga mit vier benachbarten As-Atomen durch vier Valenzbindungen oder acht Valenzelektronen verbunden ist. Wenn wir davon ausgehen, dass keine der Bindungen gebrochen ist, befinden sich alle Elektronen im Valenzband und keine freien Elektronen im Leitungsband. Das Energiebanddiagramm als Funktion der Position ist in Abb. 1.2b dargestellt, wo$E_c$ist die Bandkante des Leitungsbandes und$E_v$ist die Bandkante des Valenzbandes. Bei einem Photon mit optischer Energie$hv$oberhalb der Bandlückenenergie$E_g$auf den Halbleiter auftrifft, ist die optische Absorption signifikant. Hier$h$ist die Planck-Konstante und$v$ist die Frequenz des Photons,

$$hv = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{1.24}{\lambda} \text{(eV)} \tag{1.1.1}$$

Wo$c$ist die Lichtgeschwindigkeit im freien Raum, und$\lambda$ist die Wellenlänge in Mikrometern ($\mu m$). Die Absorption eines Photons kann eine Valenzbindung aufbrechen und ein Elektron-Loch-Paar erzeugen, wie in Abb. 1.2c gezeigt, wo eine leere Position in der Bindung durch ein Loch dargestellt wird. Das gleiche Konzept im Energiebanddiagramm ist in Abb. 1.2d dargestellt, wo das sich im Kristall ausbreitende freie Elektron durch einen Punkt im Leitungsband dargestellt ist. Dies entspricht dem Erwerb einer Energie, die größer als die Bandlücke des Halbleiters ist, und die kinetische Energie des Elektrons ist dieser Betrag über der Leitungsbandkante. Der umgekehrte Prozess kann auch auftreten, wenn ein Elektron im Leitungsband mit einem Loch im Valenzband rekombiniert; diese überschüssige Energie kann als Photon entstehen, und der Vorgang wird als spontane Emission bezeichnet. In Anwesenheit eines Photons, das sich im Halbleiter mit Elektronen im Leitungsband und Löchern im Valenzband ausbreitet, Das Photon kann den Übergang des Elektrons nach unten vom Leitungsband zum Valenzband stimulieren und ein weiteres Photon derselben Wellenlänge und Polarisation emittieren, was als stimulierter Emissionsprozess bezeichnet wird. Oberhalb der Leitungsbandkante oder unterhalb der Valenzbandkante müssen wir die Energie-Impuls-Beziehung für die Elektronen oder Löcher kennen. Diese Beziehungen liefern wichtige Informationen über die Anzahl verfügbarer Zustände im Leitungsband und im Valenzband. Durch Messung des optischen Absorptionsspektrums als Funktion der optischen Wellenlänge können wir die Anzahl der Zustände pro Energieintervall abbilden. Dieses Konzept der gemeinsamen Zustandsdichte, das in den folgenden Kapiteln weiter diskutiert wird, spielt eine wichtige Rolle bei optischen Absorptions- und Verstärkungsprozessen in Halbleitern.

Dank der Kommentare von Jon Custer zu dieser Frage wurde der größte Teil meiner Verwirrung in Bezug auf diese Angelegenheit geklärt. Es gibt jedoch noch einen Aspekt der Erklärung dieses Lehrbuchs, den ich gerne klargestellt hätte.

Wenn ich das richtig verstehe, können die an der Bindung beteiligten Elektronen nicht an der Leitung beteiligt sein. Denn Bindungselektronen befinden sich im Valenzband, während für die Leitung freie Elektronen benötigt werden, die sich im Leitungsband befinden. Ist mein Verständnis hier richtig?

Ich würde es sehr schätzen, wenn sich die Leute bitte die Zeit nehmen würden, dies zu klären.