バンドモデル – ウィキペディア

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靭帯モデル また エネルギーバンドモデル 理想的な単一結晶で電子エネルギー状態を記述するための量子機械モデルです。核棚は、厳密に定期的なグリルで利用できます。エネルギーの観点から非常に近いため、多くの量子型物理的に可能な条件が存在するいくつかのエネルギー領域があり、連続体と見なすことができるエネルギーテープと見なすことができます。関連する表現は次のとおりです ハンドルグラム 専用。固体のエネルギーバンドモデルは、衝動室に示されているバンド構造です（以下を参照してください E-K図 ）。

金属マグネシウムの例を使用した潜在的な鍋を備えた靭帯モデル
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単一の原子を見ると、原子核の場の電子のエネルギーレベルが控えめな形で利用可能です。これは、原子にもはるかに離れています。 2つの原子に近づくと、観察された効果は、可能な振動頻度の数が増加する結合通勤に似ています。グリル内の原子の場合、一定の距離から近づくと、2つの原子の電子の静電相互作用（これは、結合された振り子の結合された振り子に対応）のために原子電子レベルが分割されます。エネルギーレベルはわずかに上下に移動します（2つの状態システムを参照）。さまざまな原子が互いに相互作用する結晶を見ると、それに応じて許容されるエネルギー状態の数が増加すると、それらは一般的なエネルギーテープに融合します。

これは、簡素化された、より明確な説明です。物理的に正確には、テープは電子の静電的相互作用によってはなく、定期的に配置されたイオン船体のフィールドで電子を移動することによって作成されます。イオン船体の周期性は、結果として生じる静電ポテンシャルの周期性に伝達され、これが電子の波動関数の周期性を誘導します。しかし、それはまさに波動関数の周期性の特性であり、それは準連続しているが離散的なエネルギースペクトルの開発のためです。 H.エネルギーコードがリードします。それがブロッホの定理の基本的な声明です。

エネルギーバンドの幅は、異なる原子エネルギーレベルで同じではありません。この理由は、原子の電子の異なる強い結合です。低エネルギーレベルの電子はより境界があり、隣接する原子とともに変化します。これは、狭いリボンにつながります。原子価帯域の価電子はよりバウンドされているため、原子間の潜在的な山を克服できます。それらは隣接する原子のものと強く相互作用し、結晶内の単一の原子に割り当てることができなくなり、これらの靭帯がより広くなります。図を参照してください。

参照： 準電子のモデル

電気荷重のラインプロセスの基本 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

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熱エネルギーによる半導体の提案。

結晶の電気的特性を考慮するとき、結晶の外側のエネルギー的に最高のエネルギーリボン（価数とケーブルバンド）のエネルギーレベルが占有されていないか、部分的であるか、完全に占有されていないかが重要です。空いているバンドのように、完全に占有されたバンドは、負荷輸送に貢献しません。この理由は、完全に占有された靭帯の電子がエネルギーではないためです。 B.電界を通過します。なぜなら、エネルギーがやや高いエネルギーを持つ彼らには空いている条件がないからです。部分的に占有されたバンドのみが、電界内のゼロの異なるネット電気の1つを有効にします。ただし、これは、靭帯モデルの「単一電子分散」としての靭帯モデルの範囲外の電子相関効果を固体体の「単一電子分散」として説明するために、いわゆる斑点のあるアイソレーターが部分的に占有されたリボンを備えたリボンを備えているように示すように、現在の流れに必要な条件にすぎません。

金属の良好な電気導電率（低温でも）は、部分的に占有されたラインバンド（1つの品質の金属）のみが原因で発生します。いくつかの金属の場合、対応するバンドが理論的に完全に占有されることが起こりますが、このボリュームは金属の次の高いバンドと重複しています。どちらの場合も、自由エネルギーレベルが負荷輸送に利用可能になるように、部分的に占有された靭帯のみが利用可能です。どちらの場合も、フェルミレベルはまだ外部バンドにあります。

絶対ゼロポイント（温度）の半導体と絶縁体の場合でも、最高のエネルギー砂は完全に電子で占められています。 価数バンド 呼び出されました。 [初め] [2] 金属とは対照的に、このボリュームは、絶対ゼロポイントの主要なラインである次の高いバンドと重複していません。バンドギャップと呼ばれる2つのリボンの間には、機械的に「禁止された領域」があります。価数帯は0 Kで完全に占有されているため、電荷輸送は行われません。材料に温度または光の放射を増加させることで十分なエネルギーが与えられた場合、電子はバンドギャップを克服し、ラインバンドに上げることができます。このようにして、空いているケーブルバンドを部分的に満たすことができます。これらの電子と原子価帯域の穴は、両方とも電流（自己ライン）に寄与したままです。

アイソレータと半導体 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

結晶性非伝導体（ASも同様です アイソレータ 記述）は、非占有のラインバンドとそのような大きなバンドギャップを持っています（ と g > 3これ） [3] 室温で、さらには大幅に高い温度でさえ、価数からケーブルバンドに熱的に刺激される電子はほとんどありません。 [4] このような結晶の特定の抵抗は非常に高いです。十分なエネルギーを供給することにより、つまり（非常に）高温で、または十分に高電圧を作成することにより、各絶縁体がはしごになる可能性がありますが、これは破壊されます。 [5]

状況は結晶性半導体で似ていますが、ここのバンドギャップは非常に小さい（0.1 ev < と g <3これ [6] ）熱エネルギー供給または光子の吸収によって簡単に克服できること（Photohal Ripper）。電子はラインバンドに持ち上げることができ、ここで可動できます。同時に、隣接する電子で満たすことができる価電子帯にギャップを残します。したがって、Valence Bandのギャップはモバイルです。彼らはまた彼らを指します 欠陥電子 、 電子不正行為 また 湖 （穴を参照）。室温では、半導体の導電率が小さく、温度を上げることで増加させることができます。

半導体には、ドーピングにより電荷キャリアを特別に装備できます。半導体結晶は、4つの品質の原子で作られた結晶グリルに基づいており、それぞれが4つの電子ペアで結合しています。 5品質の原子をドーピングすると、グリッド内の結合には不要な電子が残り、したがって、これはゆるく縛られているだけです（図Aの以下の図）。したがって、それは低エネルギーのみでケーブルバンドに持ち上げることができ、ここでは移動可能です（写真b）。このような原子は電子寄付者と呼ばれます（ ラテン 寄付する 、与える’）。クリスタルには、移動可能な負の負荷キャリアが装備されており、Nドーティングについて話します。同時に、陽性の核船体がグリッドに残っています。ニュートラルな塩基性物質の背景を考慮している場合（図C）、グリッドにポジティブなフェスティバルと負の可動荷重をもたらしました。ドナーはラインバンドのすぐ下にあります。これは、「追加」電子の結合が弱いため、ラインバンドを刺激するエネルギーがほとんどないためです（図D）。

3品質の原子で文書化されていると、電子が欠落している不飽和結合につながります。これは、エネルギー消費がほとんどなく、別の拘束力から引き裂かれる可能性があります。このような原子は電子受容体と呼ばれます（Lat。 取った 「仮定」）、バレンツバンドのすぐ上にあります。ネガティブな場所が作成されます。同時に、結晶内の電子は、別の電子、すなわち可動式電子変形によって満たすことができる隙間を残します。その結果、ネガティブなフェスティバルとポジティブな可動貨物が導入されました。次に、Pドーピングについて話します。

半導体のドキュメーション

寄付された結晶は、マイクロエレクトロニクスに重要な用途を見つけます。その構造は、主に半導体ダイオードに基づいています。これらは、P-n遷移、つまり、n doted結晶とP dotedの組み合わせから形成されます。

ただし、靭帯モデルが適用されない半導体（およびアイソレーター）もあります。これには、たとえば、いわゆるホッピングハールラダーが含まれます。 [7] 彼らにとって、負荷キャリア輸送の支配的なメカニズムは ホッピング （「バウンス」の英語）。したがって、電子はケーブルバンドを介してある場所から別の場所に「ハイキング」するのではなく、いわばアトムからアトムに「ジャンプ」します。

金属と半金属 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

金属では、通常、ラインや価数帯については語りません。それにもかかわらず、最高の完全に占有されたバンドは価数バンドです。上で部分的に占有されているバンドは、ケーブルバンドと呼ばれます。 [初め] [2]

最も高い摂取エネルギー容量の半分は、1つの品質の金属で満たされています。いくつかの金属の場合、外側のエネルギーバンドが重複しています。したがって、電子は、小さな電界強度を作成するときにより高いレベルのエネルギーに切り替えることができます（いわば自由に動きます）。温度上昇は、一般に、電子の広がりが増加すると中速度が低下するため、結晶の導電率を低下させることにつながります。フェルミノナウは、最も高い占領帯域内の金属または半金または靭帯のオーバーラップ領域にあります。

半金属の場合、ラインバンドの下端は、価数帯域の上端よりもわずかに低いです。この低いオーバーラップは、ケーブルバンド内の電子の濃度が低く、絶対ゼロポイント周辺の温度でも価数帯域の穴につながります。

上記の図では、エネルギーレベルは局所座標よりも一次元です

バツ {displaystyle x}

適用。対照的に、ウェーブベクトルの上のプレゼンテーションは、電子をあるテープから別のテープにジャンプするときにプロセスを見ることが示されています

k→{displaystyle {thing {k}}}

証明されています。これについては、キーワードテープ構造の下で詳細に説明します。

金属の電子系統の靭帯モデルは、1928年にフェリックスブロッホによって行われました [8] （ライプツィヒのWerner Heisenbergでの論文で）、当時は周期的ポテンシャルの単一の電子モデルとしてまだ開発されたため、彼は基本的な状態帯域と電子の相互作用のみを考慮しました。独立と同時に、これは1928年にアーノルド・ゾンマーフェルドでのミュンヘンの論文でハンス・ベテによって起こりました。次の数年間、それはさらにRudolf Peierls（ライプツィヒのHeisenbergの近くの1929年から）、LéonBrillouinとAlan Herries Wilson（1931）によってさらに開発されました。ウィルソンはまた、バンド構造に基づいてアイソレーターを見て、半導体の理論的可能性を示しました。 [9] ユージン・ウィグナーとフレデリック・セイツによる作品による現実的なバンド構造の計算は、1933年にナトリウム・グリルを使用しました。この分野の初期の研究者には、ジョン・C・スレーター・オンとブリストルのネヴィル・モットとハリー・ジョーンズが含まれていました。 [十]

  1. ↑ a b Hans-JürgenBargel、Hermann Hilbrans（ed。）： 材料科学 。 10.、編集版。スプリンガー、ベルリンu。 2008、ISBN 978-3-540-79296-3、 S. 11 （ 限られたプレビュー Google Book検索で）。
  2. ↑ a b WolfgangDemtröder： 原子、分子、固体 （= ExperimentAlphysik 。 バンド 3 ）。 3番目、改訂版。スプリンガー、ベルリンu。 2005年、ISBN 3-540-21473-9、 S. 441 （ 限られたプレビュー Google Book検索で）。
  3. ↑ ルドルフグロス、アチムマルクス： ソリッドステート物理学 。 Walter the Gruryter GmbH＆Co KG、2014、ISBN 978-3-11-035870-4（ 限られたプレビュー Google Book Search [2016年12月23日にアクセス]）。
  4. ↑ Heinrich Frohne、Karl-HeinzLöcherer、HansMüller、Franz Moeller： モーラー電気工学の基本 。 Springs-Publising、2005、ISBN 3-51/19-66400-3（ 限られたプレビュー Google Book Search [2016年12月23日にアクセス]）。
  5. ↑ Hansgeorg Hofmann、ユルゲン・スピンドラー： 電気工学の材料：基本 – 構造 – プロパティ – テスト – アプリケーション – テクノロジー 。 Carl Hanser Movh＆Company KG、2013、2013、ISBN 978-3-476-4348-7（ 限られたプレビュー Google Book Search [2016年12月23日にアクセス]）。
  6. ↑ A. F.ホレマン、E。ウィバーグ、N。ウィバーグ： 無機化学の教科書。 101.エディション。 Walter de Gruyter、Berlin 1995、ISBN 3-11-012641-9、p。1313。
  7. ↑ アーウィン・リーデル、クリストフ・ジャニアック： 無機化学 。第7版。ウォルター・ド・グルー、ベルリンu。 2007年、ISBN 978-3-11-018903-2、 S. 724 ff 。
  8. ↑ フェリックス・ブロッホ： 結晶グリッドの電子の量子力学について 。の： 物理学のための雑誌 。 バンド 52 、 いいえ。 7–8 、1929年7月1日、 S. 555–600 、doi： 10.1007/BF01339455 。
  9. ↑ カイクリスチャンヘンデル： 半導体の研究開発の始まり 。 Rwth Aachen 1999の論文（ rwth-aachen.de [2023年2月22日にアクセス]）。
  10. ↑ 物語について：リリアン・ホッデソンu。 （編）： クリスタル迷路から。固体物理学の歴史の章 。オックスフォード大学出版局1992、カピテル2：リリアン・ホッデソン、ゴードン・ベイム、マイケル・エッカート： 金属の量子機械的電子理論1926–1933の発達。 pp。88–181、第3章：ポール・ホッホ： ソリッドのバンド理論1933–1960の開発。 S. 182–235。
    参照：Lillian Hoddeson、Gordon Baym、Michael Eckert： 金属の量子力学電子理論の発達：1928–1933 。の： 現代の物理学のレビュー 。 バンド 59 、 いいえ。 初め 、1987、 S. 287–327 、doi： 10.1103/revmodphys.59.287 。
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