Dải lượng Dải lượng Bởi: Trương Văn Tám Những công trình khảo cứu tia X chứng tỏ hầu hết chất bán dẫn dạng kết tinh Ta xét mạng tinh thể gồm N nguyên tử thuộc nhóm 4A, thí dụ C6 Ta tưởng tượng thay đổi khoảng cách nguyên tử mà không thay đổi cấu tạo tinh thể Nếu nguyên tử cách khoảng d1 cho tác động lẫn không đáng kể mức lượng chúng trùng với mức lượng nguyên tử độc Hai phụ tầng có điện tử s điện tử p (C6=1s22s22p2) Do đó, ta không để ý đến tầng trong, ta có 2N điện tử chiếm tất 2N trạng thái s có mức lượng; Ta có 2N điện tử p chiếm 2N trạng thái p Vậy có 4N trạng thái p chưa bị chiếm Giả sử khoảng cách nguyên tử thu nhỏ thành d2, tác dụng nguyên tử lên nguyên tử lân cận trở thành quan trọng Hình 1/4 Dải lượng Ta có hệ thống gồm N nguyên tử, nguyên tử phải tuân theo nguyên lý Pauli 2N điện tử s có mức lượng mà phải có 2N mức lượng khác nhau; khoảng cách hai mức kượng nhỏ N lớn nên khoảng cách mức lượng cao thấp lớn, ta có dải lượng 2N trạng thái dải lượng bị 2N điện tử chiếm Tương tự, bên dải lượng ta có dải gồm 6N trạng thái p có 2N trạng thái p bị chiếm chỗ Ta để ý rằng, hai dải lượng mà điện tử chiếm-được có dải cấm Điện tử có lượng nằm dải cấm, khoảng cách (dải cấm) thu hẹp khoảng cách d nhỏ (xem hình) Khi khoảng cách d=d3, dải lượng chồng lên nhau, 6N trạng thái dải hoà với 2N trạng thái dải cho ta 8N trạng thái, có 4N trạng thái bị chiếm Ở khoảng cách này, nguyên tử có điện tử tầng ta phân biệt điện tử điện tử s điện tử điện tử p, khoảng cách từ đó, tác dụng nguyên tử lên mạnh Sự phân bố dải lượng tuỳ thuộc vào dạng tinh thể nguyên tử số Người ta xác định phân bố cách giải phương trình Schrodinger có kết hình vẽ Ta có dải hoá trị (valence band) gồm 4N trạng thái hoàn toàn bị chiếm dải dẫn điện (conduction band) gồm 4N trạng thái chưa bị chiếm Giữa hai dải lượng này, có dải lượng cấm có lượng khoảng 6eV (eV: ElectronVolt) volt hiệu điện hai điểm mạch điện lượng cung cấp Joule để chuyển điện tích Coloumb từ điểm đến điểm 2/4 Dải lượng Hình * Ta có trường hợp: Dải cấm có độ cao lớn (EG>5eV) Đây trường hợp chất cách điện Thí dụ kim cương có EG=7eV, SiO2 EG=9eV Dải cấm có độ cao nhỏ (EG ... mức lượng cao thấp lớn, ta có dải lượng 2N trạng thái dải lượng bị 2N điện tử chiếm Tương tự, bên dải lượng ta có dải gồm 6N trạng thái p có 2N trạng thái p bị chiếm chỗ Ta để ý rằng, hai dải lượng. .. có dải cấm Điện tử có lượng nằm dải cấm, khoảng cách (dải cấm) thu hẹp khoảng cách d nhỏ (xem hình) Khi khoảng cách d=d3, dải lượng chồng lên nhau, 6N trạng thái dải hoà với 2N trạng thái dải. .. tử có đủ lượng vượt dải cấm vào dải dẫn điện Dưới tác dụng điện trường, điện tử thay đổi lượng dễ dàng dải dẫn điện có nhiều mức lượng trống để tiếp nhận chúng Vậy điện tử có lượng dải dẫn điện