先備知識薛丁格方程式從彈簧連接的粒子到波

固體中的電子

電子可具有的能量範圍稱為「能帶」。本章推導能帶的填滿程度與電流的關係,以及加熱使導帶電子增加的原因。

Eg=1.0 eV⁠。300 K→600 K⁠で伝導帯の電子数は何倍?

從能帶的形成說明電流與加熱的影響

  1. 1回顧原子鏈的振動ω(k)=⁠2 √(Km) |sin(ka2)|……
  2. 2晶體中的電子波V(x + a) = V(x)⇒⁠ψ = eikx u(x)……
  3. 3由電子躍遷至相鄰原子求出能帶緊束縛近似:E(k)=⁠E₀ − 2t cos(ka)……
  4. 4將軌域能量不同的原子交替排列能隙=⁠2Δ……
  5. 5電子由低能量狀態依序填入同一能帶中,每個 k最多容納 2 個電子……
  6. 6由能帶的填滿程度區分材料性質金屬⁠,半導體⁠,絕緣體……
  7. 7溫度T⁠時電子占據狀態的機率n = Nc e−(Ec − μ)/kBT⁠,p = Nv e−(μ − Ev)/kBT……
  8. 8利用導帶電子數等於電洞數求出nn=⁠√(Nc Nv) e−Eg/2kBT(n = p)……
  9. 延伸:能隙與發光顏色
  10. 9由能隙求出光的波長λ=⁠hcEg……