什么是單晶硅？

能帶理論

能帶理論用單電子近似方法研究固體中電子能譜的理論。它是在用量子力學研究物質的電導理論的過程中發展起來的。關于固體中電子能量狀態的最早的理論是金屬自由電子論。

實際上，晶體是由大量的原子組成，每個原子又包含原子核及許多電子，它們之間存在著相互作用，每一個電子的運動都受到原子核及其他電子的影響。要研究一個電子的運動，嚴格說來，必須寫出這個包含大量原子核及電子的多體系統的薛定諤方程，并求出此方程的解。但是要求出其嚴格解是很困難的，通常采用單電子近似方法，把多體問題簡化為單電子問題進行研究。這種近似方法包括兩個步驟：第一步，假設晶體中的原子核固定不動，好象靜止在各自的平衡位置上，把一個多體問題簡化成一個多電子問題;第二步，假設每個電子是在固定的原子核的勢場及其他電子的平均勢場中運動，把多電子問題簡化為單電子問題。用這種方法研究晶體中的電子運動，表明晶體中電子許可的能量狀態，將不再是分立的能級，而是由在一定范圍內準連續分布的能級組成的能帶（稱為允帶）。兩個相鄰允帶之間的區域稱為禁帶。能級被電子占滿的能帶稱為滿帶。能級全空著，沒有電子占據的能帶稱為空帶。被價電子占有的允帶稱為價帶。由一個禁帶隔開的兩個鄰近允帶之間的最小能量差稱為能隙。通常用價電子占據的滿帶及其上面的空帶討論物質導電情況。由于外界條件的作用，價帶中的電子可躍遷到上面的空帶中去，價帶由滿帶變為不滿帶，空帶中有了電子稱為導帶。一種晶體的各個允許能帶有一定的寬度，能量高的能帶較寬，能量低的能帶較窄，每一個能帶里包含的能級數目等于晶體所包含的原胞數目。能帶理論成功地解釋了金屬、半導體和絕緣體之間的差別。

本征半導體和雜質半導體