10.1
固体は、異なる電子配置とエネルギー準位を持つ原子で構成されています。
2つの同一の孤立した原子が互いに接近すると、それらの相互作用により、各エネルギーレベルが2つの異なるレベルに分割されます。
この分裂は、原子内の2つの電子が同時に同じエネルギー状態を占めることはできないというパウリの排他原理の結果です。
いくつかの原子が集まって固体を形成すると、エネルギー準位が分裂して連続したバンドが形成されます。平衡原子間間隔では、バンドは価電子バンドと伝導バンドに分かれます。
絶対零度の温度では、価電子バンドは電子で満たされたエネルギー準位で構成されます。
価電子帯の上には伝導帯があり、これには空いているエネルギー準位が含まれています。
これら2つのバンド間のエネルギーギャップは、バンドギャップと呼ばれます。これは、価電子帯の上部と伝導帯の下部との間のエネルギー差を表します。
孤立した原子は、ボーアの原子模型でよく説明される離散的なエネルギーレベルを持っています。また、ボーアの原子模型は水素原子の電子のエネルギーを E_n として定量化します。量子数「n」が高いほど、負の値が小さくなり、電子エネルギーレベルが近くなります。
バンド形成:
固体のように原子が接近すると、隣接…
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