能帶交疊

設想兩段並排的樓梯，一段到頂、下一段起步。通常情況下，前一段的頂端低於後一段的底端，中間留出一道清晰的、需要跳過去的間隙。但如果這兩段樓梯被傾斜得使得下面那段的頂端比上面那段的底端還要高，它們的台階就會在一段範圍內共用相同的高度。當能帶做出這種事時，它們就交疊了。

能帶交疊發生在一條能帶的頂端升得比下一條能帶的底端還要高的時候，於是兩條能帶共用了一段能量，而不再被一道能隙隔開。一旦如此，本來恰好會把下面那條能帶填滿的電子，就會溢出去、把上面那條也填上一部分，結果兩條能帶都只被部分填滿。這就造成了空態緊挨著被占據態——而這恰恰正是導電所需的條件。

能帶交疊之所以重要，是因為它是那個漏洞，能把單憑計數本該是絕緣體的材料變成金屬。像鎂、鈣、鋅這樣的元素，電子數恰好夠把一條能帶填滿，卻因能帶交疊而導電。誠實的提醒是：鎂、鈣、鋅這類二價金屬正是靠能帶交疊才導電，而且導電良好，電導率與銅同屬一個數量級；真正交疊極小、導電弱得多的，是鉍、銻、砷、石墨這類半金屬。