什么是單晶硅？

能帶理論

能帶理論用單電子近似方法研究固體中電子能譜的理論。它是在用量子力學(xué)研究物質(zhì)的電導(dǎo)理論的過程中發(fā)展起來的。關(guān)于固體中電子能量狀態(tài)的最早的理論是金屬自由電子論。

實際上，晶體是由大量的原子組成，每個原子又包含原子核及許多電子，它們之間存在著相互作用，每一個電子的運動都受到原子核及其他電子的影響。要研究一個電子的運動，嚴(yán)格說來，必須寫出這個包含大量原子核及電子的多體系統(tǒng)的薛定諤方程，并求出此方程的解。但是要求出其嚴(yán)格解是很困難的，通常采用單電子近似方法，把多體問題簡化為單電子問題進行研究。這種近似方法包括兩個步驟：第一步，假設(shè)晶體中的原子核固定不動，好象靜止在各自的平衡位置上，把一個多體問題簡化成一個多電子問題;第二步，假設(shè)每個電子是在固定的原子核的勢場及其他電子的平均勢場中運動，把多電子問題簡化為單電子問題。用這種方法研究晶體中的電子運動，表明晶體中電子許可的能量狀態(tài)，將不再是分立的能級，而是由在一定范圍內(nèi)準(zhǔn)連續(xù)分布的能級組成的能帶（稱為允帶）。兩個相鄰允帶之間的區(qū)域稱為禁帶。能級被電子占滿的能帶稱為滿帶。能級全空著，沒有電子占據(jù)的能帶稱為空帶。被價電子占有的允帶稱為價帶。由一個禁帶隔開的兩個鄰近允帶之間的最小能量差稱為能隙。通常用價電子占據(jù)的滿帶及其上面的空帶討論物質(zhì)導(dǎo)電情況。由于外界條件的作用，價帶中的電子可躍遷到上面的空帶中去，價帶由滿帶變?yōu)椴粷M帶，空帶中有了電子稱為導(dǎo)帶。一種晶體的各個允許能帶有一定的寬度，能量高的能帶較寬，能量低的能帶較窄，每一個能帶里包含的能級數(shù)目等于晶體所包含的原胞數(shù)目。能帶理論成功地解釋了金屬、半導(dǎo)體和絕緣體之間的差別。

本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體