Кинетическая и потенциальная энергия на уровнях, из которых состоит зона, не одинаковы

Энергетический спектр электронов в твердом теле

Каким образом изменится энергетическое состояние электрона при образовании твердого тела?

В свободном атоме каждому состоянию электрона отвечает строго определенный энергетический уровень. Эти уровни разделены между собой достаточно заметными промежутками. При сближении атомов взаимодействие электронов становится настолько сильным, что изменяется энергия электрона, это приводит к тому, что отдельные энергетические уровни смещаются относительно друг друга и расщепляются. Теперь вместо определенного дискретного значения энергии, которым обладали электроны на уровне в атоме, имеется интервал энергии ΔЕ, т.е. имеем зону.

Как и отдельные энергетические уровни в атоме, зоны разделены интервалами запрещенных энергий. Зоны могут и перекрываться, степень перекрытия зон зависит от межатомных расстояний. Схематично это можно представить так:

Е_пот

Межатомное расстояние

С увеличением количества атомов в кристалле и повышением электронной концентрации зоны не расширяются, а происходит уплотнение отдельных электронных уровней.

В общем случае при образовании кристаллов происходит расщепление в зону энергетических уровней валентных электронов и электронных уровней возбужденных состояний. В результате в кристалле возникает две зоны. Первая из этих зон возникает в результате расщепления низших энергетических уровней в атоме. Она заполняется валентными электронами в нормальном квантовом состоянии – валентная зона.

Дата добавления: 2014-01-07