Bandas de conducción y bandas de valencia, entonces, ¿realmente existen electrones en las bandas de conducción?

Tengo entendido que las bandas de conducción son bandas de energía creadas a partir de los electrones en las capas/bandas de valencia que absorben energía para saltar al siguiente nivel (¿es esto cierto)?

Ahora bien, ¿existen las bandas de conducción incluso cuando NO existen electrones en ellas, y si es así, si un grupo de átomos existen juntos y algunos de ellos (o uno de ellos) tienen una banda de conducción pero el resto no, significa eso que la banda de energía de conducción existe sobre todo?

Respuestas (2)

Las bandas son las respuestas permitidas a la ecuación de Schrödinger sobre una configuración periódica de átomos. El conjunto de respuestas prohibidas también forman diferentes bandas, que llamamos bandas prohibidas y, por supuesto, se encuentran entre las respuestas permitidas. Por lo tanto, técnicamente hablando, tenemos un número infinito de bandas así como un número infinito de espacios entre bandas. Ahora, cuando tratamos de llenar estas bandas con un cierto número de electrones (al igual que cuando llenamos algo con agua), se llena hasta cierta altura. La última banda llena se llama banda de valencia y la primera banda vacía se llama banda de conducción.

Esto es solo una cuestión de nombrar algunas de las bandas más especiales, porque tendemos a centrarnos en ellas más a menudo. Por lo general, no nos importa la décima banda vacía, porque allí no sucede nada importante. Por lo tanto, para responder a su pregunta, si no hay un electrón presente, estos nombres no tienen mucho sentido y puede llamar a las bandas como quiera.

La estructura de bandas, incluidas las bandas de conducción y valencia, se deriva del potencial periódico creado por los núcleos. Ya que depende de la especie y especies particulares tienen una cierta cantidad de electrones, una estructura de banda electrónica "vacía" no tiene demasiado sentido. El transporte eléctrico solo puede tener lugar en bandas parcialmente ocupadas, ya que los electrones o los huecos deben moverse y, por lo tanto, necesitan un estado libre al que ir.

Sin embargo, si le gusta pensar en estas categorías, mire las estructuras de bandas fotónicas. El realmente puede estar desocupado.

Para agregar a la respuesta de @engineer, vuelva a las soluciones para los estados electrónicos de un átomo de hidrógeno (lo más simple posible). Hay un número infinito de estados electrónicos. Normalmente, solo se rellena el estado 1s. Al agregar energía al electrón, puede moverlo a un estado superior y luego se descompondrá, liberando un fotón de una longitud de onda específica. Claramente, esos estados de mayor energía existen no solo como soluciones a una ecuación, sino como estados que pueden ser ocupados por un electrón. Lo mismo ocurre con las estructuras de bandas: los estados existen y se pueden ocupar (y mapear).