Твердое тело. Образование энергетических зон в твердом теле. Зона проводимости, валентная зона, запрещенная зона
Твердое тело. Образование энергетических зон в твердом теле. Зона проводимости, валентная зона, запрещенная зона. Энергетическая схема твердого тела для металлов, полупроводников, диэлектриков.
Твёрдое тело — одно из агрегатных состояний вещества, характеризующееся сопротивлением деформации и изменению объёма.
Образование энергетических зон в твердом теле можно представить следующим образом. Вначале предположим, что кристалл равномерно растянут так, что межатомные расстояния в нем очень велики. Тогда разрешенные уровни для электронов совпадут с атомными уровнями, которые для простоты будем предполагать невырожденными. В кристалле, состоящем из N атомов, каждый атомный уровень становится N-кратно вырожденным. Если затем начать постепенно уменьшать межатомные расстояния в кристалле, то вследствие растущего взаимодействия атомов друг с другом каждый уровень расщепится на серию N различных по энергии уровней. Вместо каждого N-кратно вырожденного уровня получаем зону энергий, содержащую N плотно размещенных уровней В случае глубоколежащих атомных уровней возмущение оказывается слабым по сравнению с силами взаимодействия между электроном и ядром; соответственно и расщепление этих уровней будет мало.
Зона проводимости — в зонной теории твёрдого тела первая из незаполненных электронами зон в полупроводниках и диэлектриках.
Валентная зона — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами.
Запрещённая зона — область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле.