能带理论与电子结构
价带
/ VAY-luns band /
当一块晶体被放任冷却到能想象的最低温度时,它的电子会安顿到自己所能取到的最低能量上,就像水会沉到杯底一样。它们从底层往上把能带一层层填满。在这种极度冷冻下最终被填得满满当当的最高那条能带,就是价带——可以说,就是水位的最高处。
价带是在绝对零度下被完全占满的最高一段电子能量。它里面的电子,正是原子外层那些参与成键的电子——也就是形成化学键的价电子——只不过如今被整块晶体共享。由于这条能带被填得满满的,每个座位都坐了人,而一条坐满的能带是无法承载电流的:电子根本没有可以挪过去的空位。
价带之所以重要,是因为导电的故事恰恰从它的顶部边缘开始。要让电流流动,你要么把电子从里面抬到上方那条空带去,要么在它里面留出空位。一个常见的误会是以为“价带满了”就意味着这材料没用——可恰恰是腾空它里面区区几个态,或是让一条空带紧挨在旁边,才把一块惰性的晶体变成了半导体或金属。
在低温下的纯硅里,价带满得溢出来,上方的导带却空空如也,所以这块晶体几乎不导电。把它加热,就有少数电子从价带跳进导带,每个都在身后留下一个空座位——于是硅突然开始通起电来。
满满的价带本身不导电,除非有电子离开它、或出现空座位。
价带里的电子,就是化学家口中的价电子那批外层电子,只不过它们以共享的能带态弥散在整块晶体里,而不再属于某一个原子。
又称
另见