半導体結晶の伝導性の説明について・・・ 伝導性の説明が教科書を読んでもいまいち...

coffee_quantumさん

> 共有結合では電子は、あくまで金属のようにエネルギーバンドの中を運動するのではなく、
> 孤立原子のエネルギーレベルにあるという解釈だと思います。

違うだろ。
結合に寄与してる電子だって広がってるんですよ。
広がってないのは、内殻電子だけ。
軌道とバンドの関連については、タイトバインディング近似を勉強せよ。

結合状態と反結合状態の2つがあって、
それぞれ、伝導帯と価電子帯のバンドを作ってる。
結合軌道だけが占有されてるから半導体になる。

おそらく、こんな感じ。

> 価電子帯にホールが入り込んだとき、ホールについては自由電子論のような
> 扱いができるのは理解できます。

電子が理解できなくて、何故正孔だけは理解できるのか？
君の頭の中が理解できない。


確立 ---> 確率


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imsotiredjpさんの最初の2段落は間違いです。
特に、「局在する」という部分がおかしいです。
> バンド理論＝電子が自由に運動
> という考え方も間違っています。
と書いている事も違います。

ブロッホ状態はそれぞれが平面波と周期関数の積で、
結晶全体に広がった状態を記述しています。
それぞれ、v(k) = ∂E(k)/ħ∂k という群速度を持っています。

バンドが完全に詰まっていると、
群速度には v(-k)=-v(k) という関係があるので、
すべてのkとバンドについて和を取り正味の電流を考えるとゼロになります。
この結果は電場をかけても変わりません。
大事なのは詰まっているバンドは電流を運べないという事です。
これは、電子が局在しているわけではありません。
結合に寄与しない内殻電子なら隣の電子と重なりが小さいので話は別ですが。


ホールについて補足：

絶対零度で、ホールが1つだけ励起されたとしましょう（本来は電子とペア）。
これは、電子の抜け穴ですが、"抜け穴"という粒子で見たら
「伝導帯は"抜け穴"で占有され、価電子帯に1つの"抜け穴"がある」
と見る事が出来ます。
価電子帯も共有結合から出来るものなので、
伝導帯の電子の振る舞いが理解できなければ
価電子帯の正孔の振る舞いも理解できません。