《能帶理論》課件

1、第二章 固體材料的電子理論1精選ppt第二章 固體材料的電子理論1精選ppt 材料物理性能與材料的晶體結(jié)構(gòu)、原子間的鍵合、電子能量狀態(tài)方式有密切的關(guān)系。由于固體中原子、分子、離子的排列方式不同，因此固體材料的電子結(jié)構(gòu)和能量狀態(tài)呈現(xiàn)不同的運動狀態(tài)，對材料的電學、光學和磁學性質(zhì)將產(chǎn)生很大影響。 2精選ppt 材料物理性能與材料的晶體結(jié)構(gòu)、原子間的鍵合、電子能量狀態(tài)重點內(nèi)容1、了解能帶的產(chǎn)生原因 ；2、理解導體、半導體、絕緣體導電性差別的原因3、能夠根據(jù)價電子排布判斷導電類型。3精選ppt重點內(nèi)容1、了解能帶的產(chǎn)生原因 ；3精選ppt固體材料電子理論 固體材料的電子理論從微觀上探討原子和電子的結(jié)構(gòu)與

2、宏觀物理性質(zhì)之間的關(guān)系及其相應(yīng)機制，能夠更深入地理解各種材料物理性質(zhì)的起因。 例如：金屬、半導體、絕緣體的電導率相差1028 （10-6 1022 cm ）， 為什么會有如此大的差別呢？ energy bands 主要是由于晶體中的電子分布在各個能帶上,而在能帶和能帶之間存在著帶隙。 固體材料電子的能量結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，給出了金屬、半導體、絕緣體的導電基礎(chǔ)。4精選ppt固體材料電子理論 固體材料的電子理論從微觀上探討21 固體電子模型（能帶理論） band theory of solid材料中原子、分子、離子的不同排列方式： 材料的內(nèi)部出現(xiàn)不同形式的勢場 使不同材料中電子表現(xiàn)出不同的運動狀態(tài)。能帶理

3、論: 關(guān)于材料中電子運動規(guī)律的一種量子力學理論。能帶理論是在量子力學研究金屬導電理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的成功之處在于定性地闡明了晶體中的電子運動的規(guī)律。5精選ppt21 固體電子模型（能帶理論） 2.1 .1 能帶理論的一般性介紹在固體中存在著大量的電子，它們的運動都是互相關(guān)聯(lián)的，每個電子運動都要受到其他電子運動的牽連，因此要想嚴格求解多電子系統(tǒng)幾乎不可能。所以能帶理論是一個近似理論，它采用單電子近似的方法來處理復(fù)雜的多電子問題。1、單電子近似 把每個電子的運動看成是獨立的在一個等效勢場中運動。2、等效勢場(equivalent potential field) 在原子結(jié)合成固體的過程中，

4、變化最大的是價電子，而內(nèi)電子的變化較小，所以可以把原子核和內(nèi)層電子看成是一個離子實與價電子構(gòu)成的等效勢場。6精選ppt2.1 .1 能帶理論的一般性介紹在固體中存在著大量的電3、周期性勢場 (periodicity potential field) 晶體中原子排列具有周期性，那么晶體中的勢場也具有周期性，稱為周期性勢場。 在周期性勢場中運動的電子的能量狀態(tài)受到周期性勢場的影響，將產(chǎn)生一系列變化。 周期性勢場的特點：1)能帶理論的出發(fā)點是固體中的電子不在束縛于個別的原子,而是在整個固體內(nèi)運動,稱為共有化電子。2)在討論共有化電子的運動狀態(tài)時,假定原子實處在平衡位置,而把原子實偏離平衡位置的影響看

5、成微 擾 perturbation7精選ppt3、周期性勢場 (periodicity potenti根據(jù)不同處理方法，能帶理論主要有3種理論：1）近自由電子近似 考慮電子與晶格的正離子作用相當微弱，將勢場對電子的作用 視為微擾。2）贗勢法 造一個有效勢3）緊束縛近似 原子軌道線性組合法8精選ppt根據(jù)不同處理方法，能帶理論主要有3種理論：8精選ppt2.1.2 晶體中電子的運動 對于理想晶體，原子規(guī)則排列成晶格，晶格具有周期性，因而等 效勢場 V (r) 也具有周期性。晶體中的電子就在一個具有周期性的等效勢場中運動波動方程勢的周期性 為任意晶格矢量由晶體的平移對稱性9精選ppt2.1.2 晶

6、體中電子的運動9精選ppt 求電子在周期性勢場中的運動狀態(tài)，采用量子力學的微擾理論。 晶體中的電子和自由電子的區(qū)別就在于有無周期勢場。由于它是一個很弱的勢，所以可以把它作為自由電子恒定勢場的一般微擾來處理，從而推導出自由電子近似下的電子能帶結(jié)構(gòu)。， k的周期函數(shù)，只能在一定范圍變化.稱為晶體的電子能帶結(jié)構(gòu)。10精選ppt ， k的周期函數(shù)，只能在2.1.3 近自由電子近似的一維模型電子在周期性點陣中運動，受到弱的原子實勢場的散射，這個模型稱為近自由電子模型。近自由電子模型是當晶格周期性勢場起伏很小，從而使電子的行為很接近自由電子時，可以采取微擾的處理方法。一些簡單金屬 Na、K、Al 等可用此

7、模型。一、一維周期勢場中電子運動的近自由電子近似先對最簡單的一維模型進行討論，然后給出三維模型。晶體勢場 V (x) 具有周期性，那么它的平面波也具有周期性。11精選ppt2.1.3 近自由電子近似的一維模型電子在周期性點陣中運一維周期勢場 考察由N個間距a的正離子周期性排列所形成的一維晶體點陣，其勢能如圖2-1所示，看到晶體點陣具有相同的周期性。 圖2-1 一維周期勢場 12精選ppt一維周期勢場 考察由N個間距a的正離子周晶體周期勢場由微擾理論 單電子哈密頓算符為 對于一維點陣的薛定諤方程，在零級近似下可以求出薛定諤方程的本征值 (能量) k = 2n/a （波矢）13精選ppt晶體周期勢

8、場13精選ppt本征函數(shù) (波函數(shù))L = Na 為一維點陣的長度。E 0(k) 與 k 的函數(shù)關(guān)系為一拋物線。零級近似是自由電子。二、微擾計算1零級微擾 14精選ppt本征函數(shù) (波函數(shù))14精選ppt2. 一級微擾說明能量的一級微擾等于零。 3能量的二級微擾：微擾后經(jīng)二級校正的電子總能量為: 15精選ppt2. 一級微擾15精選ppt計入微擾后電子的波函數(shù)：周期性函數(shù) 微擾后得到的波函數(shù)是由兩部分疊加而成:第一部分：波矢為 k 的平面波第二部分：該平面波受到周期勢場作用產(chǎn)生的散射波，散射波的振幅 16精選ppt計入微擾后電子的波函數(shù)：16精選ppt如果相鄰的原子的散射波位相相同，即 k =

9、 n/a 結(jié)果沒有意義，說明上述微擾方法，k = n/a 是發(fā)散的。原因是當 k = n/a 時，還有另一狀態(tài) k = n/a，相差 k k = (2)n/a，說明當 (k)能量越接近， 越小，態(tài)差距越大， 產(chǎn)生級數(shù)發(fā)散，不能用。17精選ppt17精選ppt2.1.4 簡并微擾法按照簡并微擾理論，零級近似的波函數(shù)是相互簡并的零級波函數(shù)的線性組合。當 k = n/a，k = k 2n/a = n/a 時， ，k 態(tài)和 k 態(tài)是簡并的。零級波函數(shù)為式中A，B是線性組合系數(shù)。將線性組合波函數(shù)代入薛定諤方程對兩邊取共軛后，對 x 積分得到線性方程組18精選ppt2.1.4 簡并微擾法18精選pptA，

10、B有非零解的條件為解得，分三種情況討論： 1. 當 圖2-3 一維點陣的能帶19精選ppt 圖2-3 一維點陣的能帶19精選ppt說明在弱周期勢場的作用下，原來簡并的能級，一個升高 Vn ，一個降低了 Vn ，二者之間能量差為 ，Vn 是周期勢場的傅里葉展開式中的第 n 個分量。 原來自由電子的連續(xù)能譜，在晶格的周期勢場的作用下，分裂成為被能隙分開的許多能帶（產(chǎn)生了能級分裂），能隙的大小等于周期勢場的傅里葉分量 Vn 的 2 倍；中間斷開 Eg稱為禁帶 (Forbidden band)在 Eg 能量范圍內(nèi)，沒有容許的能量狀態(tài)。這是在晶體弱周期勢場中運動的電子產(chǎn)生的新現(xiàn)象。20精選ppt說明在弱

11、周期勢場的作用下，原來簡并的能級，一個升高 Vn E2E3E5E4E6E7E10E圖 6 E k 曲線的表達圖式21精選pptE2E3E5E4E6E7E10E圖 6 E 為什么會產(chǎn)生禁帶？ 由于我們把電子看成是近自由的，它的零級近似波函數(shù)就是平面波，它在晶體中的傳播就像X-射線通過晶體一樣，當波矢 k 不滿足布拉格條件時，晶格的影響很弱，電子幾乎不受阻礙地通過晶體。但當 時，波長正好滿足布拉格反射條件，受到晶格的全反射。反射波與入射波的干涉形成駐波。 分別代表二個方向的波（方向相反，振幅、頻率相同）22精選ppt為什么會產(chǎn)生禁帶？22精選ppt電子運動狀態(tài)的幾率密度分布 當電子處于+ 態(tài)時，電

12、子的電子云主要分布在原子實之間（離子之間)，相互作用的結(jié)果勢能升高；當電子處于 - 態(tài)時，電子集中分布在原子實周圍，電子帶負電，原子實帶正電，相互作用的結(jié)果使勢能降低；因而出現(xiàn)能隙，產(chǎn)生禁帶。23精選ppt電子運動狀態(tài)的幾率密度分布 當電子處于+ 態(tài)時，電子的電子2當 k 遠離 ，即散射波的因子 可以忽略， 周期勢場的影響可以忽略，電子的運動仍以近自由電子的狀態(tài)存在。3當即 k 很接近 設(shè)接近量的差為一無窮小量 24精選ppt2當 k 遠離 由（6）式得令 ，代表 態(tài)的電子動能，則 表示在接近 ，即 0 時，E+、E- 分別以拋物線的形式趨近于 Tn + Vn 和 Tn -Vn ，變化大小只與

13、 的大小有關(guān)，而與 的符號無關(guān)。 在布里淵區(qū)邊界兩邊，E (k) k 能譜曲線以相同的拋物線方式，隨 0，而趨近于 Tn + Vn ，Tn Vn 25精選ppt由（6）式得25精選ppt從 0 ， 0 ， 0 兩方向的共同極限值，完全對稱2.1.5 能帶及其一般性質(zhì)1）在零級近似（無周期勢場的作用），能譜 E (k) k 是一個連續(xù)的拋物線；2）考慮晶體的弱周期勢場微擾（近自由電子能譜），在布里淵區(qū)邊界 ( k = /a , 2/a, ) 處發(fā)生跳變，產(chǎn)生帶隙（禁帶），它的寬度為 2V1 ，2V2 ， 3）在接近布里淵區(qū)邊界 E+、E 隨 變化，產(chǎn)生向上和向下的彎曲化； 4）在遠離布里淵區(qū)邊界

14、，近自由電子能譜與在零級近似拋物線相同；27精選ppt2.1.5 能帶及其一般性質(zhì)27精選ppt 各帶之間間隙對應(yīng)于 k = n/a , k 的取值范圍是一個倒易點陣原胞的長度；5）周期勢場變化愈激烈，各付里葉系數(shù)愈大，禁帶越寬； 理想晶體中, 禁帶內(nèi)不存在能級。周期場中運動的電子其能量狀態(tài)形成一系列被禁帶隔開的能帶，這是能帶理論中最重要的結(jié)論。它提供了導體和非導體的理論說明。28精選ppt28精選ppt1s2p2sEo原子間距禁帶禁帶能帶能帶存在的實驗驗證：1、核磁共振磁致伸縮技術(shù)2、晶體軟X射線譜技術(shù)3、用高能電子束射入晶體，晶體中的電子從晶體中打出來后，電子從高能級向下躍遷而產(chǎn)生的輻射能

15、量范圍在十幾ev，這正是能帶的寬度。29精選ppt1s2p2sEo原子間距禁帶禁帶能帶能帶存在的實驗驗證：1、小結(jié)一維周期勢場中電子運動 原來自由電子的連續(xù)能譜，在晶格的周期勢場的作用下，分裂成為被能隙分開的許多能帶（產(chǎn)生了能級分裂）。 說明在弱周期勢場的作用下，原來簡并的能級，一個升高 Vn ，一個降低了 Vn ，二者之間能量差為禁帶Eg30精選ppt小結(jié)一維周期勢場中電子運動 原來自由電子的連續(xù)能譜，2.2 三維周期場中電子運動模型三維周期場中電子運動的的微擾問題的數(shù)學處理比較復(fù)雜，但處理方法與一維相似。這里只介紹思路和重要結(jié)果：1）由周期場的薛定諤方程(波動方程求出零級近似解)2）根據(jù)周

16、期性邊界條件 為波矢 q 的平面波，k 在空間中均勻分布，,密度為 V/(2)3.31精選ppt2.2 三維周期場中電子運動模型三維周期場中電子運動的的3. 微擾法 用微擾對 和 E 進行修正，微擾計算的結(jié)果導致能級發(fā)散。4. 簡并微擾法把由 k 和 k 態(tài)的線性組合波函數(shù)代入薛定諤方程，在 的條件下，同樣得到 ，Vn 為三維周期場的付里葉分量。表明：能量的本征值在 k2 = (k + G)2 布里淵區(qū)邊界上發(fā)生能量跳變，可能出現(xiàn)禁帶。禁帶的寬度： 5. 三維晶體的能帶也具有周期性和反演對稱性32精選ppt3. 微擾法32精選ppt6. 三維晶體的能帶與一維的重要區(qū)別：一維：在布里淵區(qū)邊界發(fā)生

17、能量跳變，必然出現(xiàn)禁帶。三維：在布里淵區(qū)邊界上發(fā)生能量跳變，不一定出現(xiàn)禁帶。原因：在三維晶體中，不同能帶在能量上不一定分隔開，可能會產(chǎn)生能帶之間的交疊。例：二維簡單立方布里淵區(qū)33精選ppt6. 三維晶體的能帶與一維的重要區(qū)別：33精選ppt 第一布里淵區(qū)在k方向上能量最高點A，k方向上能量最高點C二維正方格子 C點的能量比第二布里淵區(qū)B點高34精選ppt 第一布里淵區(qū)在k方向上能量最高點A，k方向上能量最高 第一布里淵區(qū)和第二布里淵區(qū) 能帶的重疊35精選ppt 第一布里淵區(qū)和第二布里淵區(qū)35精選ppt23 固體材料電子論基礎(chǔ) 在固體中的電子運動是相互關(guān)聯(lián)的多體問題 。特魯特等通過對其物理本質(zhì)

18、的研究，提出了金屬的自由電子氣體模型。1 . 特魯特模型 金屬中的價電子如同氣體分子那樣，組成電子氣體，它們可以和離子碰撞，在一定溫度下達到熱平衡，因此電子氣體可以用具有確定的平均速度、平均自由時間的電子來代表。 特魯特模型成功地說明了歐姆定律、熱導、電導和其它現(xiàn)象36精選ppt23 固體材料電子論基礎(chǔ) 在固體中的特魯特認為:金屬中的價電子 電子氣體 同離子碰撞 達到熱平衡 電子移動 電流 電導,熱導.洛倫茲認為:電子氣體服從麥克斯韋 玻爾茲曼統(tǒng)計.經(jīng)典電子氣的理論計算結(jié)果: N個價電子,3N個自由度,總能量 只計算動能 . 經(jīng)典物理困難:試驗值只有理論值的1%.索末菲認為:電子不服從經(jīng)典統(tǒng)計

19、分布而遵守量子統(tǒng)計分布Fermi-Dirac統(tǒng)計,從而計算出電子氣體的 ,獲得了成功。37精選ppt特魯特認為:金屬中的價電子 電子氣體 2.電子氣的費米能量 Fermi energy of electron gas電子氣體中的粒子：電子，e滿足：泡利不相容原理（Paulis exclusion principle） 服從費米狄拉克統(tǒng)計（Fermi-Dirac statistics）電子處在能量為E狀態(tài)的幾率：38精選ppt2.電子氣的費米能量 Fermi energy 費米統(tǒng)計分布函數(shù) 費米狄喇克統(tǒng)計法是在量子理論的基礎(chǔ)上建立起來的適用于描述光子和電子分布規(guī)律的量子統(tǒng)計法。費米分布函數(shù)表述了

20、在溫度T時，能量為E 的量子態(tài)被電子占據(jù)的幾率： （2-62） 系統(tǒng)中自由電子的化學勢，它是溫度和電子數(shù)的函數(shù)在固體電子論中，稱 是費米能（費米能量、化學勢）39精選ppt 費米統(tǒng)計分布函數(shù) 費米狄喇克統(tǒng)計法是在量 費米物理意義： 體積不變的條件下，系統(tǒng)增加一個電子所需要的自由能 是溫度和電子數(shù)的函數(shù)當意義：表示在費米能級 , 被電子填充的幾率和不被電子填充的幾率是相等的 40精選ppt 費米物理意義：40精選ppt3、費米分布函數(shù)的特點表明這樣的本征態(tài)基本上是空的；本征態(tài)將完全被電子填滿，所有更高的狀態(tài)都是空的。費米能表示系統(tǒng)電子所占用的能級最高的能量。圖2-10 不同溫度的費米分布函數(shù) a

21、T=0；bT=1；cT=2.5。41精選ppt3、費米分布函數(shù)的特點表明這樣的本征態(tài)基本上是空的；本征金屬中的自由電子都能導電嗎？費米能級理論FIGURE For a metal, occupancy of electron states (a)before and (b) after an electron excitation.42精選ppt金屬中的自由電子都能導電嗎？費米能級理論FIGURE 2.7 固體導電性能的能帶論解釋根據(jù)上面的討論，我們可以通過考察晶體中電子的添充能帶的情況，判斷晶體的導電性能。1 、能帶電子添充情況與導電性在能帶理論中，對每個能帶都有： 處于同一能帶上的 k 和

22、 k 兩個態(tài)上的電子具有大小相等，方向相反的速度 。這兩個態(tài)上的電子對電流的貢獻相互抵消。43精選ppt2.7 固體導電性能的能帶論解釋根據(jù)上面的討論，我們可以通1）無外電場作用時，無論是滿帶還是非滿帶電子對電流的貢獻均為零，故晶體中無宏觀電流。 無外電場時晶體的能量 和速度 示意圖 (a)滿帶 (b)不滿帶無外電場作用44精選ppt(a)滿帶 (b)不滿帶無外電場作用4外電場的作用2）當加上外電場，電子的每一狀態(tài) k 都以相同的速度在 K 空間運動，但在外電場的作用下，狀態(tài)分布發(fā)生整體平移，使充滿電子的能帶和未充滿的能帶對電流的貢獻不同。a）對于滿帶，電子占據(jù)了能帶中各個狀態(tài)，在電場的作用下

23、，所有電子都以同樣的速度從一個狀態(tài) K 到另一個狀態(tài)，由于 K 空間具有周期性，從一邊出去的電子相當于從另一邊又同時填進來，所以就整個能帶，電子在各狀態(tài)的分布情況實際并沒有發(fā)生變化。 滿帶電子沒有導電作用45精選ppt外電場的作用2）當加上外電場，電子的每一狀態(tài) k 都以相同的非滿帶中的電子b）非滿帶：電子只見占據(jù)了能帶中的部分態(tài)，外電場的作用使電子在 K 空間發(fā)生平移，破壞了原來的對稱分布，沿電場反方向運動的電子數(shù)目不等，這時電子的電流只是部分抵消，故總電流不等于零。非滿帶中的電子可以導電，導帶。有外電場時，晶體的能量速度 (a)滿帶 (b)不滿帶 46精選ppt非滿帶中的電子b）非滿帶：電

24、子只見占據(jù)了能帶中的部分態(tài)，外電能帶術(shù)語導帶：電子未添滿的能帶價帶：導帶下的第一個滿帶 (最高的滿帶)。禁帶：價帶最高能級與導帶最低能級之間的能量間隙。滿帶：所有能級全部被 2N 個電子所充滿的能帶。空帶：無電子填充的能帶。47精選ppt能帶術(shù)語導帶：電子未添滿的能帶47精選ppt常溫下電子填充能帶有如下幾種情況：E禁帶禁帶禁帶禁帶價帶滿帶空帶未滿帶滿帶滿帶E滿帶-各能級都被兩個自旋相反的電子填滿的能帶空帶-各能級都沒有被電子填充的能帶導帶（半滿帶）-能級沒有被電子填滿的能帶48精選ppt常溫下電子填充能帶有如下幾種情況：E禁帶禁帶禁帶禁帶價帶滿帶滿帶導（半滿帶） 當電子從原來狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一狀

25、態(tài)時，另一電子必作相反的轉(zhuǎn)移。沒有額外的定向運動。滿帶中電子不能形成電流。半滿帶的電子可在外場作用下躍遷到高一級的能級形成電流。故又稱為導帶。49精選ppt滿帶導（半滿帶） 當電子從原來狀態(tài)轉(zhuǎn)移半滿帶的電子可在晶體的能帶按性質(zhì)可分為幾類 滿帶中的電子整體來講對外電場無響應(yīng)，所以滿帶中的電子對晶體導電無貢獻。滿帶：各個能級都被電子填滿的能帶稱為滿帶。最低的能態(tài)及能帶最先被填滿。價帶：原子結(jié)合成晶體時，由價電子能級分裂后形成的能帶稱為價帶。通常晶體價帶以下的能帶都被填滿成為滿帶。50精選ppt晶體的能帶按性質(zhì)可分為幾類 滿帶中的電子整體來講對外電場無導帶：能級未被電子填滿的價帶，在電場作用下電子容

26、易獲得能量而進入還未填充的較高能級，從而形成宏觀上的定向電流。所以這種未填滿的價帶也稱為導帶。所有能級都沒有電子填充的能帶稱為空帶?？諑В罕患ぐl(fā)到空帶中的電子在外電場的作用下將向高能級躍遷，形成宏觀電流。兩能帶之間無定態(tài)能的區(qū)域稱為禁帶。 51精選ppt導帶：所有能級都沒有電子填充的能帶稱為空帶?？諑В罕患ぐl(fā)到 導體 、半導體和絕緣體 （conductor 、semiconductor 、insulator） 它們的導電性能不同， 是因為它們的能帶結(jié)構(gòu)不同。晶體按導電性能的高低可以分為導體半導體絕緣體52精選ppt 導體 、半導體和絕緣體 它們的導電性能電子填充能帶的情況遵循： 泡利不相容原理

27、、能量最小原理。Pauling：在一確定的能級上，最多只能填充自旋方向相反的兩個電子。能量最小原理：電子都力圖占據(jù)能量最低的能級。 1、滿帶：電子填充能帶時，總是從最低的能帶、最小能量的能級開始填充。在原子的內(nèi)殼層，由于能級較低，一般是被電子占滿的，結(jié)合成晶體后，內(nèi)層電子仍基本束縛在原子上，所以低能帶填滿了電子，叫滿帶。 2、與原子外層的價電子相應(yīng)的能帶叫做價帶。嚴格地說，價帶是在溫度為 時價電子存在的能級。它可能是被填滿的，也可能是部分價電子所占有的，視實體的元素而定。53精選ppt電子填充能帶的情況遵循： 泡利不相容原理、能二、判斷導體、絕緣體、半導體 1) 晶體是否導電，取決于電子在能帶

28、中的分布情況。2) 原子結(jié)合成晶體后，原子的能級轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的能帶。由于原子內(nèi)層電子的能級是充滿的，相應(yīng)的內(nèi)層能帶就是滿帶不導電晶體是否導電，取決于價電子能級對應(yīng)的價帶是否被電子充滿。3) 由于每個能帶可容納 2N 個電子，因此，價帶是否被電子充滿取決于每個原胞所含的價電子數(shù)目和能帶是否交疊。54精選ppt二、判斷導體、絕緣體、半導體54精選ppt1. 絕緣體(1014 1022cm) 電子恰好添滿了最低的一系列能帶，能量更高的能帶都是空的；而且最高的滿帶(價帶)與最低的空帶之間存在一個很寬的禁帶 ( Eg 5 eV)。 由于沒有不滿帶，在外電場的作用下，不能引起電流的流動。而且滿帶之間被能隙隔

29、開，每一個容許的態(tài)都被充滿。電子的總動量無法改變，從而不能導電。55精選ppt1. 絕緣體55精選ppt絕緣體 insulator電子局域： 離子鍵 共價鍵FIGURE For an insulator or semiconductor,occupancy of electron states (a) before and (b) after an electron excitation from the valence band into the conduction band, in which both a free electron and a hole are generated.5

30、6精選ppt絕緣體 insulator電子局域： 離子鍵 FIGURE什么樣的晶體是絕緣體？ 1) 價電子的數(shù)目是偶數(shù) 2) 沒有能帶重疊例：金剛石 每個原胞內(nèi)有 2 個電子，晶體中有 8N 個的價電子，正好填滿下面的 4 個能帶，上面的 4 個價電子全空。它的帶隙在空帶和滿帶之間。 金剛石是典型的絕緣體。57精選ppt什么樣的晶體是絕緣體？57精選ppt2、導體 (10-2 10-10 cm) 在導體中，除了滿帶和空帶外存在不滿帶。一部分處于不滿帶中的價電子在電場的作用下產(chǎn)生運動導電。1）價電子為奇數(shù) 價電子數(shù) = 不滿帶中的電子數(shù) (堿金屬-特魯?shù)录僭O(shè))。 2）有偶數(shù)個價電子，但能帶產(chǎn)生交疊。 由于能帶的交疊，導致原來的滿帶變成了不滿帶，原來的