金屬能帶理論

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簡介

有助於形成能帶的分子軌道似乎與原子軌道具有相同的能量。該理論主要描述了電子可以從價帶躍遷到導帶的事實。當溫度保持常溫時，就會發生此過程，因為它可以幫助固體導電。電導率主要取決於價帶和導帶之間的間隙。

金屬能帶理論的描述

能帶理論被認為是一個關注固體物質的概念。該理論也稱為區域理論，它顯示了價帶和導帶之間的關係。在這一部分中，價帶描述了價電子的軌道，並且它們包含電子。

另一方面，導帶由軌道構成。因此，可以說導帶的軌道是空的。該理論的發展是透過收集在科學量子革命中見證的知識而產生的。根據該理論的觀點，原子軌道是電子粒子的重要組成部分。它有助於賦予能級獨特排列的形狀。

圖片即將推出

圖 1：固體的能帶

該理論表明，固體中的電子從價帶躍遷到導帶。當溫度保持常溫時，就會發生這種情況，並且在這種狀態下，固體導電。這種電導率問題主要取決於價帶和導帶之間的間隙。這裡最重要的因素是，當這些能帶之間的間隙等於或大於 5ev 時，材料將表現為絕緣體。

它還揭示了這樣一個事實，即當能量差等於或小於 3ev 時，該材料被稱為半導體。相反，價帶和導帶的重疊稱為導體。造成這一因素的原因是電子可以從價帶躍遷到導帶，從而導電。半導體是少數電子可以從價帶躍遷到導帶的因素。

價帶、導帶和禁帶

金屬能帶理論依賴於價帶和導帶。該理論也稱為固體能帶理論或固體區域理論。該問題非常清楚地定義了導體、半導體和絕緣體的各個方面。下面給出這些術語的描述：

價帶：該能帶由特定的價電子層軌道構成，並且包含其中的電子。該因素的一個例子是鈉價帶由 3s1 軌道構成。它包含鈉的電子構型，其構型為 1s²、2s²、2p⁶、3s¹。

導帶：導帶由未被電子佔據的軌道構成。它們出現在價電子層或更高未佔據的電子層中。這就是導帶為空的原因。該因素描述了最高能量能帶被稱為價帶。

禁帶：禁帶是鈉能帶結構的重要組成部分。在這一部分中，該間隙被認為是價帶和導帶之間的能量差。

關於該理論的問題還描述了一些其他要點，例如導體、半導體和絕緣體。導體是可以讓電流透過的材料。該因素的一些例子包括鋅、鐵、銅等等。

半導體是電導率介於導體和絕緣體之間的材料。可以給出一些因素作為例子，例如 As、Ge 和 Si。絕緣體定義為阻礙電流透過的材料。

絕緣體的例子包括石頭、草、木頭等等。

能帶理論的例子

可以透過鈉的例子來定義能帶理論的解釋，這將有助於更容易地理解該問題。鈉的原子構型為 1s²、2s²、2p⁶、3s¹。它在 3s 軌道中包含未成對電子，並且它們相互重疊。

該過程已發生以形成分子軌道。能量差表示成鍵軌道和反鍵軌道之間的能量擴充套件。價帶和導帶之間最大的間隙阻礙電子從一個能帶躍遷到另一個能帶。此事件被記錄為低或無電導率。

結論

本教程描述了金屬能帶理論基於價帶和導帶。它們是該理論的主要方面，這就是該理論也被稱為固體理論或區域理論的原因。該理論描述了對該因素重要的不同方面。這些方面包括導體、絕緣體和半導體。該理論的其他重要因素包括禁帶、價帶和導帶。

 (常見問題)

Q1. 誰提出了金屬能帶理論？

A1. 量子革命有助於金屬能帶理論的發展。可以看出，在 1928 年，費利克斯·布洛赫應用了量子理論的思想。後來，在 1927 年，沃爾特·海特勒和弗裡茨·倫敦發現了該理論的思想。

Q2. 能帶間隙形成的原因是什麼？

A2. 當兩個能帶不夠寬以跨越電子能級的全部範圍時，就會形成間隙。能帶間隙是價帶和導帶之間的間隙。

Q3. 能帶理論的好處是什麼？

A3. 能帶理論有助於瞭解導體、半導體和絕緣體之間的區別。透過繪製材料中電子的可用能量來區分它們。