Semiconductores y bandas de energía

La valencia y la banda de conducción de un semiconductor a menudo se dibujan como aquí, haga clic.

Esta trama tiene esencialmente dos características y me gustaría entenderlas.

El pico y el valle de las dos bandas coinciden, en qué sentido es este un rasgo característico de un semiconductor. Quiero decir, podría tener que no están de acuerdo en absoluto, ¿esto significaría necesariamente que mi material no es un semiconductor? No lo creo, ya que esto debería depender principalmente de la brecha energética. Entonces, ¿por qué es esto importante en estos dibujos?

Ambas bandas se dibujan como parábolas (con curvaturas opuestas), ¿de dónde viene esto?

Respuestas (1)

Si el máximo de la banda de valencia y el mínimo de la banda de conducción están en la misma posición en el espacio k, esto significa que tiene un semiconductor de brecha directa (GaAs, InAs, ...). Si el mínimo de CB tiene un valor k finito, sería un semiconductor de brecha indirecta (como Si, Ge, AlAs, ...)

Las bandas aparecen como parábolas debido a la dispersión de un electrón/hueco casi libre.

mi ( k ) = 2 k 2 2 metro

Las estructuras de bandas reales no son perfectamente parabólicas, pero sirven como una buena aproximación alrededor de k = 0.

Y la curvatura opuesta se explica por la masa efectiva negativa para los agujeros de electrones: consulte en.wikipedia.org/wiki/Effective_mass_(solid-state_physics)
¿Qué representa 'k' en el gráfico?