Валентная зона в твердом теле

Зонная теория твердых тел позволила с единой точки зрения истолковать существование металлов, диэлектриков и полупроводников, объясняя различие в их электрических свойствах, во-первых, неодинаковым заполнением электронами разрешенных зон и, во-вторых, шириной запрещенных зон. Степень заполнения электронами энергетических уровней в зоне определяется заполнением соответствующего атомного уровня.

Зонная теория проводимости

В зонной теории это первая зона если двигаться сверху вниз , целиком или большей частью расположенная ниже уровня Ферми. Верхний край валентной зоны называется её потолком. Аналогом энергии верхней границы валентной зоны в молекулярных системах кластерах является энергия верхней занятой молекулярной орбитали англ.

Электрические свойства твердого тела зависят от того, как электроны составляющих его атомов распределяются по орбитальным уровням при его кристаллизации. Как мы знаем из модели атома Бора , электроны в атоме расположены на различных орбитальных уровнях, характеризующихся различной удаленностью от ядра и, соответственно, различной энергией связи электрона с ядром. При образовании кристаллической решетки твердого тела орбиты электронов несколько деформируются, и, соответственно, смещаются энергетические уровни удержания электронов на них.

Рассмотрим теперь, как изменяется характер движения и энергетический спектр электронов при переходе от изолированных атомов к твердому телу. Электроны изолированного атома энергетически связаны с ядром, и, чтобы удалить электрон из атома, ему нужно сообщить дополнительную энергию. В соответствии с квантовой теорией энергии электронов в атоме могут принимать лишь некоторые дискретные значения уровни , строго определенные для каждого химического элемента. При образовании твердого тела соседние атомы настолько сближаются друг с другом, что внешние электронные оболочки не только соприкасаются, но даже перекрываются. В результате этого характер движения электронов резко изменяется: электроны, находящиеся на определенном энергетическом уровне одного атома, получают возможность переходить без затраты энергии на соответствующий уровень соседнего атома и таким образом свободно перемещаться вдоль всего твердого тела. Вместо индивидуальных атомных орбит образуются коллективные, и подоболочки отдельных атомов превращаются в сплошные полосы, называемые зонами.

Похожие статьи

• Поделки своими руками учителю на день учителя своими руками
• Как самостоятельно изгнать бесов из себя
• Подключить камеру из телефона
• Самостоятельное промывания миндалин