Valenzband und Leitungsband, versuchen ein klares Bild zu bekommen!

Ich versuche, ein klares Bild des Valenzbandes, des Leitungsbandes und der Bandlücke zu bekommen. Jetzt recherchiere ich schon seit einiger Zeit und verstehe das meiste, was vor sich geht. Ich bin jedoch immer noch etwas verwirrt über einige Einzelheiten, also wenn Sie bitte auf Folgendes eingehen könnten, wäre das großartig!

Meine Lieblingsbeschreibung war bisher

„Der wichtigste Aspekt der Halbleiterbandstruktur kann wie folgt zusammengefasst werden: Beim absoluten Nullpunkt ist das höchste vollständig gefüllte Band (das Valenzband) vom niedrigsten leeren Band (dem Leitungsband) durch eine Energielücke oder Bandlücke Eg von verbotenen Zuständen getrennt . Daher leitet das Material bei T = 0 keinen Strom.“

Aus dieser Beschreibung habe ich also eine ziemlich klare Vorstellung davon, was das Valenzband ist (mit der Ergänzung einiger Diagramme). Ich weiß auch, dass das Leitungsband energetisch über dem Valenzband liegt und Elektronen als Leitungselektronen frei durch das Material wandern können. Mein Problem ist, wo dieses "Leitungsband" physisch ist. Es scheint, als ob es einen erlaubten Zustand geben sollte, in dem Sie in diesen neuen Zustand übergehen, wenn Sie nur ein Elektron anregen. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass einige dieser Zustände "verboten" sind, und das ist meine Hauptfrage. Wo ist dieses Leitungsband, was bestimmt seine Reichweite (ein Beispiel wäre fantastisch) und wie bestimmen wir, was notwendigerweise ein "verbotener" Zustand ist?

Danke =)

Mein Problem ist, wo sich dieses "Leitungsband" physisch befindet. Ich könnte mich irren, aber ich vermute, dass Sie versuchen, dieses "Band" im physischen Raum, dh im Konfigurationsraum, zu platzieren. Das Leitungsband ist ein Bereich von (erlaubter) Energie.
Nun, ich weiß, es ist kein Objekt und es ist ein Energiebereich. Ich suche mehr nach den physikalischen Gründen für diesen Energiebereich, wie zum Beispiel, was physikalisch dazu führt, dass das Leitungsband diesen gegebenen Bereich hat

Antworten (1)

Nehmen Sie die Lösungen des potentiellen Problems eines Atoms und betrachten Sie die Energieniveaus .

Energieniveaus von Wasserstoff

Zwischen dem Energieniveau n=1 und dem Energieniveau n=2 gibt es eine verbotene Energielücke, dh dort findet man das Elektron des Wasserstoffatoms nicht. Beachten Sie die dicke Linie für große n, wo die Energielücken so winzig werden, was zu einem Kontinuum führt, dh einem Energie-„Band“, in dem man das Elektron finden kann, wenn man sein Spektrum misst.

Man kann immer das kollektive Potential vieler Atome in Masse modellieren. Durch dieses kollektive Potential entstehen neue Energieniveaus , bei denen die Elektronen je nach Material das ganze Gitter und nicht nur den Mutterkern sehen.

Bands

Anstatt diskrete Energien wie im Fall freier Atome zu haben, bilden die verfügbaren Energiezustände Bänder. Entscheidend für den Leitungsvorgang ist, ob sich Elektronen im Leitungsband befinden oder nicht. In Isolatoren sind die Elektronen im Valenzband durch eine große Lücke vom Leitungsband getrennt, in Leitern wie Metallen überlappt das Valenzband das Leitungsband, und in Halbleitern gibt es eine ausreichend kleine Lücke zwischen den Valenz- und Leitungsbändern, die thermisch oder anders sind Anregungen können die Lücke schließen. Bei einem so kleinen Spalt kann das Vorhandensein eines kleinen Prozentsatzes eines Dotierungsmaterials die Leitfähigkeit dramatisch erhöhen.

Die Lücken, in denen Elektronen "verboten" sind, entstehen aufgrund des kollektiven Potenzials und der damit verbundenen Lösungen. Aufgrund des kollektiven Potentials einer großen Anzahl von Atomen und der Unschärferelation aufgrund der quantenmechanischen Natur auf dieser Ebene kann man intuitiv verstehen, warum sich Bänder bilden: Das Gitter vibriert aufgrund thermischer Bewegung und die Ebenen werden verschmiert :).

Valenzband und Leitungsband, versuchen ein klares Bild zu bekommen!
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