バンド構造

デジタル大辞泉

バンド‐こうぞう〔‐コウザウ〕【バンド構造】

読み方：ばんどこうぞう

結晶内の電子のエネルギー準位がとる帯状の構造。エネルギーが低い順から価電子帯、禁制帯、伝導帯が並び、電子はパウリの原理に従ってエネルギー準位が低いところから順に埋まっていく。絶縁体および半導体では、価電子帯と伝導帯の間に電子が存在しない禁制帯がある。導体の場合、価電子帯にフェルミ準位があり、それを上回るエネルギーをもつ電子が電気伝導に寄与する。このようなバンド構造に基づいて、電子がかかわる固体の性質を扱う理論をバンド理論という。帯構造。

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バンド構造

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/02/16 09:56 UTC 版)

バンド構造（バンドこうぞう、英: band structure）は、以下の2通りの使われ方がある。

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バンド構造

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/09/06 14:46 UTC 版)

「キャリア生成と再結合」の記事における「バンド構造」の解説

半導体材料はその他の固体と同様に、結晶特性によって決まるバンド構造を持つ。各エネルギー状態を電子が占有する確率は、フェルミ準位（または化学ポテンシャル）と温度で決まるフェルミ分布で記述される。ドープされていない半導体では、フェルミ準位はバンドギャップの真ん中に位置する。絶対零度では、全ての電子はフェルミ準位以下のエネルギーを持つ。有限温度の場合、エネルギー準位は近似的にボルツマン分布に従って占有される。価電子帯はほぼ完全に占有されており、伝導帯はほぼ完全に空になっている。価電子帯の電子は動けず、電流として流れることができない。 価電子帯の電子が伝導帯に遷移するために十分なエネルギーを得た場合、ほとんど空の伝導帯を自由に流れることができる。さらにそのとき正孔も生成し、電荷をもつ物理的な粒子のように動くことができる。キャリア生成は、電子がエネルギーを得て価電子帯から伝導帯へ遷移することで起きる。一方で再結合は伝導帯の電子が価電子帯へ遷移することでエネルギーを失い、正孔のエネルギー状態を再び占有することで起きる。 熱平衡にある材料では生成と再結合は均衡がとれており、電荷キャリア密度は一定のままである。平衡キャリア密度は、熱力学と統計力学によって予言される。

バンド構造

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/26 17:30 UTC 版)

「フェルミエネルギー」の記事における「バンド構造」の解説

固体のバンド理論では、電子のエネルギー固有状態はバンド構造を形成する。結晶中の電子のエネルギーはバンド構造を形成する。電子はバンド構造中の1粒子エネルギー固有状態 ε を占有する。この1粒子描像は近似ではあるが、電子のふるまいの理解を容易にし、正しく適用すれば一般的に正しい結果を与える。 物質のバンド構造中の EF の位置は、電子のふるまいを決定する上で重要となる。フェルミ準位は現実のエネルギー準位に必ずしも対応しておらず（絶縁体でのフェルミ準位はバンドギャップの中にある）、バンド構造の存在も必要としない。