Bandas de energía
Los electrones en un átomo solo toman ciertos valores de energía discretos.
En un sólido cada nivel atómico se junta en muchos niveles de energía cercanos formando bandas de energía.
De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli solamente dos electrones (con diferente spin) pueden ocupar un nivel de energía atómico con un conjunto de números cuánticos n, l y m.
2N electrones deben ocupar una banda de energía conteniendo N niveles de energía. Al igual que en los átomos los niveles de energía más bajos se llenan primero y los más altos quedan vacíos, así las bandas de energía más bajas son llenados y las bandas de más alta energía están vacías.
Las bandas de energía permitidas están separadas por estados o bandas de energía prohibidas.
Las bandas vacías o parcialmente llenas se llaman bandas de conducción y las bandas completamente llenas por electrones de valencia se llaman bandas de valencia.
Electrón libre
gap
Banda de Valencia
Banda de Conducción
MASA EFECTIVA.
Cerca del mínimo de conducción la dependencia de la energía del electrón en el vector de onda puede ser aproximada a una función parabólica similar a la del electrón en el espacio libre. Sin embargo, la curvatura de esta dependencia es diferente a la del espacio libre, así como las direcciones cristalográficas son diferentes y la curvatura depende de la dirección.
Para encontrar su forma se introduce el tensor de masa efectiva son componentes definidos como:
Banda de Valencia
Banda de Conducción
Primera zona de Brillouin de FCC
Superficies esféricas de igual energía (GaAs).
Superficies elipsoidales de igual energía (Si).
Iguales
Valle L
Valle X
E
Hoyos pesados
Hoyos ligeros
Banda Split-off
Arseniuro de Galio
recordar que [001] y [010]
[111] y [111] son equivalentes para la simétrica cúbica
Valle L
Valle X
E
Hoyos pesados
Hoyos ligeros
Banda Split-off
Silicio
Cuando iluminamos con luz un semiconductor, un electrón de la banda de valencia toma energía del fotón y experimenta una transición a la banda de conducción. A esta transición se llama transición interbanda o absorción de fotones.
Cuando un campo eléctrico es ampliado a semiconductor (ejemplo: GaAs), los portadores de carga gana energía del campo eléctrico y ocupan estados de energía más altos.
Campo eléctrico alto
Los electrones primero ocupan estados de energía en el mínimo más alto (L) de la banda de conducción.
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