Зоны проводимости и валентные зоны, так действительно ли электроны существуют в зонах проводимости?

Насколько я понимаю, зоны проводимости - это энергетические зоны, созданные электронами в валентных оболочках/зонах, поглощающими энергию для перехода на следующий уровень (правда ли это)?

Теперь существуют ли зоны проводимости, даже если в них НЕТ электронов, и если да, то если группа атомов существует вместе, и некоторые из них (или один из них) имеют зону проводимости, а остальные нет, означает ли это что энергетическая зона проводимости существует везде?

Ответы (2)

Полосы — это разрешенные ответы на уравнение Шредингера, касающиеся периодической конфигурации атомов. Набор запрещенных ответов также образует разные полосы, которые мы называем запрещенными зонами, и они, конечно, попадают между разрешенными ответами. Следовательно, с технической точки зрения, у нас есть бесконечное количество полос, а также бесконечное количество запрещенных зон. Теперь, когда мы пытаемся заполнить эти полосы определенным количеством электронов (точно так же, как наполняем что-то водой), они заполняются до определенной высоты. Последняя заполненная зона называется валентной зоной, а первая пустая зона называется зоной проводимости.

Это всего лишь вопрос названия некоторых из наиболее особенных групп, потому что мы склонны чаще сосредотачиваться на них. Обычно нас не волнует 10-я пустая полоса, потому что там не происходит ничего важного. Поэтому, чтобы ответить на ваш вопрос, если электрона нет, эти названия не имеют особого смысла, и вы можете называть полосы как хотите!

Зонная структура, включающая зону проводимости и валентную зону, возникает из-за периодического потенциала, создаваемого ядрами. Поскольку это зависит от вида, а конкретные виды имеют определенное количество электронов, «пустая» электронная зонная структура не имеет особого смысла. Электрический транспорт может иметь место только в частично занятых зонах, поскольку электронам или дыркам необходимо двигаться и, следовательно, им нужно свободное состояние для перехода.

Тем не менее, если вам нравится мыслить в этих категориях, взгляните на фотонные ленточные структуры. Действительно может быть незанятым.

Чтобы добавить к ответу @engineer, вернитесь к решениям для электронных состояний атома водорода (как можно проще). Существует бесконечное количество электронных состояний. Обычно заполняется только состояние 1s. Добавляя энергию к электрону, вы можете перевести его в более высокое состояние, а затем он снова распадется, выпустив фотон с определенной длиной волны. Ясно, что эти более высокие энергетические состояния существуют не только как решения уравнения, но и как состояния, которые может занимать электрон. То же самое и для ленточных структур - состояния существуют и могут быть заняты (и нанесены на карту).