Зоны в полупроводниках: EEE и диаграмма kkk

Я всегда думал, что в полупроводнике есть одна щель, одна зона проводимости и одна валентная зона. Однако читая книгу я наткнулся на эту картинку

введите описание изображения здесь

И теперь я очень запутался. По-видимому, существует бесконечное количество щелей (т.е. запрещенных энергетических зон). Это так? А как же зона проводимости и валентная зона? Какая из всех полос на графике им соответствует?

Кроме того, все ли электроны в зоне проводимости или валентной зоне имеют одинаковую энергию? Или они могут отличаться? Поскольку из этого графика видно, что электроны с разными к могут принадлежать к одной и той же полосе, но иметь разное количество энергии Е . Это правильно или нет?

Ответы (1)

В физике полупроводников есть один существенный пробел: промежуток между самой высокой полностью занятой энергетической зоной (валентной зоной) и самой низкой незанятой зоной (зоной проводимости). Но есть также промежутки между другими энергетическими полосами. Дело в том, что они не очень актуальны для полупроводникового эффекта. Между полными полосами они не имеют никакого эффекта, потому что невозможен переход между полными полосами и между пустыми полосами, ну... они в любом случае пусты, не так ли? Что касается того, какая полоса на графике соответствует какой полосе, это зависит от полупроводника, о котором мы говорим. Обратите внимание, что энергетические зоны (или поверхности/объемы в трехмерном k-пространстве) реальных материалов часто выглядят намного сложнее. Электроны могут принадлежать одной зоне и иметь разную энергию, это правильно. Каждая полоса представляет собой интервал возможных энергий, которые могут принимать электроны в этой полосе. Но поскольку между проводимостью и валентной зоной существует энергетический зазор, электрон в зоне проводимости имеет по крайней мере на величину этой энергетической зазора больше энергии, чем электрон в валентной зоне.

В случае кремния я так понимаю, что его энергетические уровни 1 и 2 полностью заняты, поэтому энергетический уровень 3 будет валентным, верно? Означает ли это, что первые две разрешенные полосы заполнены, а третья (соответствующая 2 π / а < | к | < 3 π / а ) будет валентной зоной? Если это так, то я считаю, что следующей группой будет дирижерская группа. А как насчет следующих групп? Могут ли электроны подняться туда? Они существуют или как?
Реальный случай, к сожалению, не так прост, как просто иметь пронумерованные энергетические уровни. Если у вас есть доступ к физике твердого тела Ибаха Люта, вы можете увидеть схему для Si в главе 12. Но принцип не меняется. Самая верхняя полностью заполненная будет валентной зоной. Пустые зоны над зоной проводимости «существуют», но для того, чтобы попасть туда, потребуется много энергии, и электрон, вероятно, довольно скоро снова опустится в нижнюю зону.
Значит ли это, что то, что мы называем «зоной проводимости», на самом деле является первой зоной, следующей за валентной?
да, просто потому, что если электроны возбуждены в более высокой полосе, наиболее вероятно, что они приземлятся там, И они уже могут двигаться в этой полосе (в отличие от полных полос ниже)
Я мог бы предположить, что ОП также сбит с толку, потому что воспроизведенный ими сюжет не находится в уменьшенной зоне. Как только все возвращается в первую зону, становится легче увидеть, что она больше похожа на типичные изображения «полосной» структуры. Хотя для устройств ленточная структура ставится против положения в устройстве или просто против отсутствия реальной оси для втягивания легирующих примесей/акцепторов/еще чего-то. Фактические графики зависимости E от k по разным направлениям обычно замалчиваются во вводных курсах по полупроводникам (и, конечно же, в курсах по устройствам).
И может ли полоса проводимости заполниться? Я имею в виду, что произойдет, если электроны больше не смогут двигаться в этой полосе? (Если это возможно)
Обычно этого не происходит, поскольку для этого потребовалось бы термическое возбуждение огромного количества электронов. Возможно, это не невозможно, но это нереалистичный сценарий.
Зоны в полупроводниках: EEE и диаграмма kkk
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v