半導(dǎo)體的平均電離能和禁帶寬度的區(qū)別
首先我們得先明確一下在化學(xué)中電離能的概念，1mol氣態(tài)基態(tài)原子失去1mol電子所得到1mol氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的能量稱為該原子的第一電離能。能帶這一名詞出自討論金屬化學(xué)鍵的能帶理論中，即它是以分子軌道理論為基礎(chǔ)將一系列能量簡(jiǎn)并的原子軌道重新組合成另一組能量參差的新軌道即能帶。也就是每一種原子軌道都可以形成一個(gè)能帶（例如1S能帶，2S能帶等）。就硅而言它的能帶寬度的測(cè)定不是從滿帶躍遷到導(dǎo)帶，其中存在兩中情況，一種是從導(dǎo)帶躍遷到空帶，因?yàn)槲覀冎腊雽?dǎo)體的導(dǎo)電是由空穴導(dǎo)電和電子導(dǎo)電而組合的混合導(dǎo)電方式，但是硅有些特例，它的3P亞層中有兩個(gè)軌道的電子是半充滿的，所以這樣就會(huì)肯定硅是有導(dǎo)帶的，那么我們可以硬性的規(guī)定3Px軌道能帶為滿帶，3Py和3Pz能帶是導(dǎo)帶，這兩個(gè)導(dǎo)帶彼此不相干擾，而它與4S空帶之間的距離就是硅原子的禁帶寬度，這是一種猜想。另外一種3P亞層的3個(gè)能量簡(jiǎn)并的軌道直接形成一個(gè)完整的能帶，但是這種能帶的形成卻不是連續(xù)的即3P能帶中有一個(gè)禁帶，其實(shí)這種目的就是為了得到一個(gè)沒有電子的3P空帶，這樣一來(lái)禁帶的測(cè)定又變成滿帶和空帶之間的距離了，而且形成兩種能帶的軌道的主量子數(shù)是相同的，即都是3P軌道，因?yàn)橹髁孔訑?shù)是相同的所以軌道之間的能量差別應(yīng)該非常小，而且又符合半導(dǎo)體的導(dǎo)電規(guī)律所以后一種猜想正確的概率很高。說(shuō)了這么多我想你應(yīng)該明白了，禁帶寬度的測(cè)定是滿帶和其能量最為接近的空帶之間的能量差值，其組成各能帶的原子軌道的主量子數(shù)相同或是僅差1這個(gè)電子仍然屬于物質(zhì)本身的，然而電離能是講電子電離出原子系統(tǒng)，可以這樣認(rèn)為是將某一電子電離到主量子數(shù)為無(wú)窮大的軌道中，其主量子數(shù)的差值也是無(wú)窮大的，并且重點(diǎn)是它已經(jīng)不屬于原子系統(tǒng)了。其實(shí)這兩個(gè)概念的差別還是十分大的，電離能針對(duì)的是原子，表征的是原子的性質(zhì)，而禁帶寬度卻是描述固體的，從微觀上看他們之間還有一些聯(lián)系的但是差別還是很大，所以個(gè)人認(rèn)為這是兩個(gè)不同領(lǐng)域的問(wèn)題在一起討論著實(shí)沒有必要。
