電子共有化與能帶

1、整理課件15.1 固體的能帶固體的能帶 一一. 電子共有化電子共有化第第5章章 固體能帶論固體能帶論1、晶體的勢能、晶體的勢能+整理課件2（1）單個原子中的勢能）單個原子中的勢能reU024電子只受一個離子電場的作用，其勢能曲線像一個勢阱電子只受一個離子電場的作用，其勢能曲線像一個勢阱整理課件3（2)、雙原子分子中的勢能曲線、雙原子分子中的勢能曲線兩個原子靠得很近，每個價電子同時受到兩個離子的作用，兩個原子靠得很近，每個價電子同時受到兩個離子的作用，其勢能曲線中間形成其勢能曲線中間形成勢壘勢壘，這是兩個，這是兩個勢阱疊加勢阱疊加的結(jié)果。的結(jié)果。r r減小，減小，勢壘寬度、勢壘寬度、勢壘高度？勢

2、壘高度？整理課件4(3)、晶體中周期勢場、晶體中周期勢場固體具有大量分子、原子或離子有規(guī)則排列的點陣結(jié)構(gòu)。固體具有大量分子、原子或離子有規(guī)則排列的點陣結(jié)構(gòu)。周期？周期？整理課件52、共有化、共有化v 處于低能級E1的電子在勢谷中，電子勢能勢壘高度，原來屬于某一原子的電子，此時為晶體的幾個原子共有，稱這些電子是共有化電子。稱這種由于晶體原子稱這種由于晶體原子周期性周期性排列而使價電子不再排列而使價電子不再為單個原子所有的現(xiàn)象為為單個原子所有的現(xiàn)象為電子的共有化電子的共有化整理課件6n注意： （1）共有化是指電子可在不同原子中的相似軌道上轉(zhuǎn)移（2）原子的內(nèi)層電子是低能級E1上的電子與原子核結(jié)合較緊

3、，一般不是共有化電子（3）原子的外層電子是高能級E2上的價電子，勢壘穿透概率較大，電子可在整個固體中運動，故稱共有化電子整理課件7二二. 能帶能帶(energy band)1 1、形成：由于電子、形成：由于電子共有化共有化，使原子中具有相同能量的電子，使原子中具有相同能量的電子能級因能級因原子相互作用原子相互作用而發(fā)生變化，使電子能級分裂，新的能而發(fā)生變化，使電子能級分裂，新的能級形成大小一定的一個能量范圍級形成大小一定的一個能量范圍EE，這個能量范圍，這個能量范圍叫做能叫做能帶帶 量子力學計算表明，固體中若有量子力學計算表明，固體中若有N個原子，由于各原個原子，由于各原子間的相互作用，對應(yīng)于

4、原來孤立原子的每一個能級子間的相互作用，對應(yīng)于原來孤立原子的每一個能級,變變成了成了N條靠得很近的能級條靠得很近的能級-能帶。能帶。整理課件8能帶的寬度記作能帶的寬度記作 E ，數(shù)量級為，數(shù)量級為 EeV。 若若N1023,則能帶中兩能級的間距約則能帶中兩能級的間距約10-23eV。準連續(xù)準連續(xù)整理課件9n一般規(guī)律：一般規(guī)律： 1. 1. 越是外層電子，越是外層電子，能帶越寬，能帶越寬， E E 越大越大。2. 2. 點陣間距越小，點陣間距越小，能帶越寬，能帶越寬， E E 越大越大。 3. 兩個能帶有可能重疊。兩個能帶有可能重疊。離子間距離子間距a2P2S1SE0能帶重疊示意圖能帶重疊示意圖

5、整理課件10n 能帶中電子的排布能帶中電子的排布 固體中的一個電子只能處在某個能帶中的固體中的一個電子只能處在某個能帶中的 某一能級上。某一能級上。 排布原則：排布原則： 1. 服從泡里不相容原理（費米子）服從泡里不相容原理（費米子）2. 服從能量最小原理服從能量最小原理 個個電電子子它它最最多多能能容容納納設(shè)設(shè)孤孤立立原原子子的的能能級級122 lEnl個個電電子子最最多多能能容容納納條條能能級級組組成成的的能能帶帶后后這這一一能能帶帶分分裂裂成成由由)12(2, lNN整理課件11 電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。n 有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個名詞：有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個名詞： 1滿帶（排滿電子）滿帶（排滿電子） 2價帶（能帶中一部分能級排滿電子）價帶（能帶中一部分能級排滿電子） 亦稱導帶亦稱導帶 3空帶（未排電子）空帶（未排電子） 亦稱導帶亦稱導帶 4禁帶（不能排電子）禁帶（不能排電子）2、3能帶，最多容納能帶，最多容納 6N個電子。個電子。例如，例如，1、2能帶，最多容納能帶，最多容納 2N個電子。個電子。整理課件12n能帶對導電性的影響能帶對導電性的影響整理課件13