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[交流] 【求助】关于硅的能带

硅的外层电子为3s23p2,为什么根据能带理论其价带为满带呢？根据核外电子排布的规律，3p能带应该为未满带，希望得到虫友的解答，迷惑中。。。

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烦躁已经有6人回复

1楼 2009-04-06 12:20:20

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lwp1017

木虫 (正式写手)

应助: 0 (幼儿园)
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虫号: 466006
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专业: 电工材料特性及其应用

★
江南女子(金币+1):谢谢参与

对单个原子来说电子是处在不同的分立能级上的，比如一个原子有一个2S能及，3个2p能级，理论上是每个能级上只可以容许两个自旋方向相反的电子，但是当大量的原子组成晶体以后，各个原子的能级会因为电子云发生重叠而产生能级分裂，晶体中原子量很大，就会导致晶体中能级周华健的间隔非常小，以至于我们可以把电子的能级看成连续变化的.

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2楼2009-04-06 16:29:17

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江南女子

应助: (幼儿园)
在线:
虫号: 278233

引用回帖:

Originally posted by lwp1017 at 2009-4-6 16:29:
对单个原子来说电子是处在不同的分立能级上的，比如一个原子有一个2S能及，3个2p能级，理论上是每个能级上只可以容许两个自旋方向相反的电子，但是当大量的原子组成晶体以后，各个原子的能级会因为电子云发生重叠 ...

不是很明白。能不能解释的清楚一点。因为能级也是要遵守电子核外排布规律的。就硅而言，外层能带为什么成了满带呢。从下面一段话推导，硅价带应该是未满带？能给一个比较通俗的解释吗，注：没学过能带理论，只在普通化学里面接触过，所以产生这个疑问
若晶体由N个原子（或原胞）组成，则每个能带包括N个能级，其中每个能级可被两个自旋相反的电子所占有，故每个能带最多可容纳2N个电子。价电子所填充的能带称为价带。比价带中所有量子态均被电子占满，则称为满带。满带中的电子不能参与宏观导电过程。无任何电子占据的能带称为空带。未被电子占满的能带称为未满带。例如一价金属有一个价电子，N个原子构成晶体时，价带中的2N个量子态只有一半被占据，另一半空着。未满带中的电子能参与导电过程，故称为导带。

[ Last edited by 江南女子 on 2009-4-6 at 17:18 ]

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3楼2009-04-06 16:44:30

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yzcluster

金虫 (著名写手)

小木虫扫盲人

应助: 0 (幼儿园)
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虫号: 695829
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专业: 原子和分子物理
管辖: 量子化学

★ ★ ★ ★
musi429(金币+2,VIP+0):多谢交流~ 4-7 01:48
dawnlight(金币+2,VIP+0):3x,感谢分享~ 4-7 09:29

对于硅，锗等元素半导体，由于是金刚石结构，所以每个原胞都有两个原子，每个原子有4个价电子，N个原胞共有8N个价电子。如果简单的认为，组成晶体时S电子能级变为S带，P电子能级变成P带，则硅和锗应该是金属而非半导体。
关键在于，原子的能级同晶体的能带不是正好一一对应的缘故。对于原子内层的电子能级，原子能级和晶体能带的对应关系是正确的，但对于价电子，这种对应关系不一定能保存。
实际的图像是，由于SP3电子的杂化，产生了由禁带隔开的两个能级，每一个带有4N个能级，考虑自旋后正好8N个电子都填在下面一个带，而整个导带是空的，因而是半导体。

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4楼2009-04-06 19:41:35

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