Leitungsbänder und Valenzbänder, also existieren Elektronen wirklich in Leitungsbändern?

Mein Verständnis ist, dass Leitungsbänder Energiebänder sind, die von den Elektronen in den Valenzschalen / -bändern erzeugt werden, die Energie absorbieren, um auf die nächste Ebene zu springen (ist das wahr)?

Nun, existieren die Leitungsbänder auch dann, wenn KEINE Elektronen in ihnen vorhanden sind, und wenn ja, wenn ein Cluster von Atomen zusammen existiert und einige von ihnen (oder einer von ihnen) ein Leitungsband haben, der Rest aber nicht, bedeutet das? dass das Leitungsenergieband über allem existiert?

Antworten (2)

Bänder sind die erlaubten Antworten auf die Schrödinger-Gleichung bezüglich einer periodischen Anordnung von Atomen. Die Menge verbotener Antworten bildet auch verschiedene Bänder, die wir Bandlücken nennen, und sie fallen natürlich zwischen die erlaubten Antworten. Daher haben wir technisch gesehen eine unendliche Anzahl von Bändern sowie eine unendliche Anzahl von Bandlücken. Wenn wir nun versuchen, diese Bänder mit einer bestimmten Anzahl von Elektronen zu füllen (wie etwas mit Wasser zu füllen), wird es bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt. Das letzte gefüllte Band wird als Valenzband bezeichnet, das erste leere Band als Leitungsband.

Hier geht es nur darum, einige der spezielleren Bands zu nennen, weil wir uns tendenziell häufiger auf sie konzentrieren. Das 10. leere Band interessiert uns normalerweise nicht, weil dort nichts Wichtiges passiert. Daher, um Ihre Frage zu beantworten, wenn kein Elektron vorhanden ist, machen diese Namen nicht viel Sinn und Sie können die Bands benennen, wie Sie möchten!

Die Bandstruktur mit Leitungs- und Valenzband ergibt sich aus dem von den Kernen erzeugten periodischen Potential. Da es von der Spezies abhängt und bestimmte Spezies eine bestimmte Anzahl von Elektronen haben, macht eine "leere" elektronische Bandstruktur nicht allzu viel Sinn. Elektrischer Transport kann nur in teilweise besetzten Bändern stattfinden, da Elektronen oder Löcher sich bewegen müssen und daher einen freien Zustand benötigen, um dorthin zu gelangen.

Wenn Sie jedoch gerne in diesen Sorgen denken, schauen Sie sich photonische Bandstrukturen an. Die kann wirklich unbesetzt sein.

Um die Antwort von @engineer zu ergänzen - gehen Sie zurück zu den Lösungen für elektronische Zustände eines Wasserstoffatoms (so einfach wie möglich). Es gibt unendlich viele elektronische Zustände. Normalerweise wird nur der 1s-Zustand besetzt. Indem Sie dem Elektron Energie hinzufügen, können Sie es in einen höheren Zustand bringen, und dann zerfällt es wieder nach unten und setzt ein Photon einer bestimmten Wellenlänge frei. Offensichtlich existieren diese höheren Energiezustände nicht nur als Lösungen einer Gleichung, sondern als Zustände, die von einem Elektron besetzt werden können. Genauso verhält es sich mit Bandstrukturen - die Zustände existieren und können besetzt (und abgebildet) werden.