1. 전기 전도도 :
* 금속 : 밴드 이론은 금속의 높은 전기 전도도를 설명합니다. 금속에서, 원자가 밴드는 전도 밴드와 겹쳐서 전자가 재료를 자유롭게 움직일 수있게한다. 이것은 왜 금속이 전기의 우수한 지휘자인지 설명합니다.
* 절연체 : 밴드 이론은 절연체가 전기 도체가 좋지 않은 이유를 설명합니다. 절연체에는 원자가 밴드와 전도 대역 사이에 큰 에너지 간격이 있습니다. 원자가 밴드의 전자는 단단히 결합되어 전도 밴드로 쉽게 점프 할 수 없으므로 전류가 흐르기가 어렵습니다.
* 반도체 : 밴드 이론은 반도체의 중간 전도도를 설명합니다. 반도체에서, 원자가 대역과 전도 대역 사이의 에너지 간격은 절연체보다 작다. 실온에서 일부 전자는 전도 밴드로 점프하기에 충분한 에너지가있어 작지만 측정 가능한 전도성을 초래합니다.
2. 광학 특성 :
* 흡수 및 방출 : 밴드 이론은 고체에 의한 빛의 흡수와 방출을 설명합니다. 빛이 흡수 될 때, 원자가 밴드의 전자는 전도 대역에 흥분 될 수있다. 전도 밴드의 전자가 원자가 밴드의 구멍과 재조합 할 때, 빛을 방출 할 수있다. 흡수 또는 방출 된 빛의 에너지는 밴드 간의 에너지 차이에 해당합니다.
* 색상 : 재료의 색상은 종종 밴드 구조에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 유리와 같은 투명한 재료는 큰 에너지 갭을 가지며 고 에너지 광자 (자외선) 만 흡수하는 반면, 금속과 같은 불투명 재료는 가시 광의 모든 파장을 흡수합니다.
3. 광 전도성 :
* 증가 된 전도도 : 밴드 이론은 빛에 노출 될 때 일부 재료의 전도도가 증가하는 이유를 설명합니다. 밴드 갭보다 큰 에너지를 갖는 광자가 흡수 될 때, 전자는 원자가 밴드에서 전도 대역으로 여기되어 자유 충전 캐리어의 수와 전도도가 증가 할 수있다.
4. 홀 효과 :
* 캐리어 부호와 밀도 : 자기장에서 전류를 운반하는 도체를 가로 질러 생성 된 전압을 측정하는 홀 효과는 전하 캐리어의 부호 및 밀도에 대한 정보를 제공합니다. 홀 전압의 방향은 밴드 이론에 의해 설명 될 수있는 전하 캐리어 (전자 또는 구멍)의 유형에 따라 다릅니다.
5. X- 선 회절 :
* 결정 구조 : X- 선 회절 연구는 고체의 결정 구조에 대한 정보를 제공합니다. 수득 된 회절 패턴은 원자의 배열 및 이들 사이의 간격을 결정하는데 사용될 수있다. 이 정보는 전자 밴드 구조를 이해하는 데 중요합니다.
6. 전자 밴드 구조 계산 :
* 이론적 예측 : 양자 역학에 기초한 현대 이론 계산은 고체의 전자 밴드 구조를 예측할 수있다. 이러한 예측은 많은 경우에 실험적으로 검증되어 밴드 이론의 유효성을 더욱 뒷받침합니다.
결론 :
이러한 관찰 및 실험은 고체의 전기, 광학 및 기타 물리적 특성을 설명 할 때 밴드 이론의 유효성에 대한 강력한 증거를 제공합니다. 밴드 이론은 고체 물리학의 기본 개념이며 재료의 행동을 이해하는 데 중요한 역할을합니다.
