金属(導体)・半導体・絶縁体の電気伝導の違いをバンド理論(Band Theory)から見てみよう。

エネルギー バンド ギャップ

42[eV]です。

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エネルギーバンドギャップ

エネルギー バンド ギャップ

その結果、価電子帯に正孔(ホール)ができ、これが電気伝導に寄与します。 大雑把に言えばミラー指数は法線ベクトルのようなものです。 ただここまで詳しく説明する必要はないでしょう。

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バンドギャップと光の波長について

エネルギー バンド ギャップ

理論計算 [ ] におけるでは、バンドギャップは実験値と比べると常に過小評価され、実験値と一致しない(例:のバンドギャップの実験値は、1. 従って、半導体は、低温では不良導体です。

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物質のバンド構造(バンド理論)について解説

エネルギー バンド ギャップ

さて微結晶サイズが小さくなると半値幅はサイズに反比例して拡がり、 ピークはだんだん鈍くなります。 ここにはもともと電子がいないので、価電子帯の電子がここに励起されます。 蛍光スペクトルにおいて、励起光の波長がわからないと言うことですが、溶液などでは励起分子はすぐに電子励起振動基底状態へ緩和しますので、励起光の波長を変えて励起する分子の振動状態を変えても、蛍光スペクトルはすべて電子励起振動基底状態からのもので、波長とその強度比は変わりません(励起スペクトルのように全体の強度はかわりますが)。

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エネルギーバンドギャップの電気的性質への影響

エネルギー バンド ギャップ

もっとも、ここで周期的ポテンシャルが入っていないので、バンドギャップは存在しない。 7V程度で動作するが、窒化ガリウムの青色を動作させるには、3Vを越える電圧を供給する必要がある(の項も参照)。 このため半導体では外部からのエネルギーにより、電気を通す通さないの制御をすることが可能となっています。

バンドギャップと光の波長について

エネルギー バンド ギャップ

低温時ではほとんど電気を通しませんが、温度が上昇するにつれて、電気が通りやすくなります。 この平面は少なくとも一つの格子点を通過する必要があります。 Applied Physics Letters 80: 3967. したがって、電子はいつでも伝導帯に移動することができ、よく電流が流れます。

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