29-07-7.5能带填充与导电性.pptVIP

“材料的结构，材料的物理” 固体物理学 陆栋 蒋平 徐至中 编著 075 §7.5 能带填充与固体的导电性， 价带、导带与满带 7.5.1 满带和不满带对电流的贡献 首先说明，一个填满的能带，即所有的状态都被 电子占有的能带对电导无贡献。 上式累加对第一布里渊区内所有的状态进行。由于在倒空间中能量为偶函数，如果能带为电子填满，该带对电流的贡献为零。 如果不存在外场，上式总成立，因为无论能带中电子填充的情形如何，都是正确的。但是，对于填满的能带（满带）而言，即使施加外场，上式依然成立。事实上，在外电场的作用下，波矢按 规律变化。为明确起见，考虑图7.7所示的一维情形， 如能带只为电子部分填充，即部分低能量状态为电子填充，而其余高能量状态并无电子占据，情形就不再如此。图（7.7d）与（c）部分填充能带有无外电场时的情形。图7.7(d)明显表示，在施加外场 后，由于所有的状态代表点均向右位移 ，电子填充能带对k空间不再对称，电子对电流的贡献不再成对相消，而使 7.5.2 绝缘体、导体和半导体 晶体中所有的电子按能量由低而高逐一填充各个能 带。由于除价电子以外，在原子的情形，内壳层为电子 填满从而过渡到晶体的情形也填满相应的能带，它们对 电导自然毫无贡献。为此判断固体材料的导电性，只需 分析价电子填充价带的程度。如价带为满带，就是绝缘 体，若是半满则应为导体。 金属、半导体、绝缘体的电阻率比较（p.159） 空穴的概念 上式表明空缺一个状态的能带的电流犹如由一个带正电荷e，具有空缺态电子的速度的“粒子”对电流的贡献，这一粒子叫做空穴。 还有一类材料，称为半金属。其中载流子的数密度在 (1023--1026)m-3 量级，电导率也在绝缘体与金属之间。同时，也存在电子与空穴两类载流子。半金属与半导体最大的区别在于低温下电子在能带中的分布，如图所示。