¿Pueden los electrones tener energías entre las bandas de valencia y conducción?

Al mirar imágenes de brechas de banda directas de una lettice de cristal, me pregunté si realmente es imposible que los electrones, aunque sea por poco tiempo, ocupen las energías entre las brechas de banda. ¿O es que estas Energías entre los dos espacios no son energías sólidas? Lo que significa que un electrón tiene tal valor de energía pero querría (y de hecho lo hace) disminuir o aumentar su energía hasta que esté en la banda de valencia o conducción.ingrese la descripción de la imagen aquí

No hay estados en la brecha para ocupar. (En los cristales reales hay impurezas y defectos que pueden tener estados en el espacio, así que téngalo en cuenta. Los dopantes son un tipo especial de impureza y tienen estados en el espacio).
No de ninguna manera útil. Si quiere alejarse de pensar en electrones individuales, entonces puede modelar cómo un fotón que pasa causa ondas en los campos electromagnético y de electrones, pero ninguno de ellos son electrones. Si esas ondas se suman de la manera correcta, podemos hablar de un electrón que salta a un nivel de energía más alto, pero debe haber tal nivel de energía cuantizado en primer lugar. No tengo conocimiento de ningún caso en el que esas "perturbaciones" en los campos electromagnéticos/electrónicos tengan alguna importancia para la química (a menos que cuente la superposición en general, pero... no lo haga).

Respuestas (2)

Esto es similar a preguntar si un electrón, digamos un átomo de hidrógeno, puede ocupar un nivel de energía en algún lugar entre el norte = 1 y norte = 2 niveles

En este caso, y en el contexto de su pregunta, las energías de los electrones están cuantificadas y, por lo tanto, solo pueden poseer energías permitidas y ocuparán solo los niveles de energía permitidos en la banda de conducción y valencia. Por lo tanto, tienen prohibido ingresar a una banda prohibida (siempre que sea una red ideal sin impurezas). Ciertamente, para empezar, no hay estados posibles que puedan ocupar en la brecha de banda, al igual que no hay estado posible para que nuestro electrón en el átomo de hidrógeno esté "entre norte = 1 y norte = 2 ". Esta es la esencia de la mecánica cuántica.

La afirmación "aunque sea por poco tiempo" tampoco parece tener sentido, ya que, para empezar, no hay niveles de energía en la brecha de banda que se pueda ocupar.

Puede tener estados de Bloch evanescentes. Cf, por ejemplo, Dispersión de estados de brecha de banda evanescentes en cúmulos de Fe en GaAs(110) .

Las energías permitidas en las bandas de valencia y conducción son las energías propias de la ecuación de Schrödinger para un electrón en el potencial del cristal. La brecha realmente significa ausencia de estados con las energías entre la parte superior de la valencia y la parte inferior de la banda de conducción (aunque en realidad hay más brechas y bandas que estas). El electrón, por supuesto, podría estar en una superposición de orbitales de valencia y conducción, con una energía promedio en algún lugar de la brecha.

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