Sumário
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Salvando leitura…
Interferência na rede abriu intervalos sem estados eletrônicos

Faixas permitidas e silêncio

Bandas, semicondutores e supercondutividade

Na borda da zona, ondas que viajavam em sentidos opostos satisfaziam a condição de Bragg e se misturavam. Combinações estacionárias concentravam densidade em regiões diferentes do potencial e adquiriam energias distintas. Entre elas abria-se uma lacuna.

Lia tentou colocar um elétron no meio do intervalo. Não havia autoestado estendido daquela energia no cristal ideal. O gap não era uma parede espacial; era ausência de soluções na estrutura de bandas.

A largura e posição das lacunas dependiam do potencial periódico, da simetria e dos orbitais. Em mais dimensões, bandas podiam sobrepor-se em algumas direções ou tocar-se em pontos, linhas e superfícies.

Uma banda totalmente preenchida não carregava corrente líquida sob pequeno campo no retrato simples porque contribuições de k opostos se cancelavam e estados vizinhos disponíveis faltavam. Uma banda parcialmente preenchida permitia rearranjos próximos à energia de Fermi.

Tomás classificou: metal quando há estados disponíveis na energia de Fermi; isolante de bandas quando bandas ocupadas estão separadas das vazias por grande gap; semicondutor quando o gap é menor e portadores podem ser ativados ou introduzidos.

A classificação tinha limites. Um sistema com banda parcialmente preenchida pode tornar-se isolante por correlações fortes, como num isolante de Mott. Desordem também pode localizar estados. Ausência de condução não prova automaticamente uma banda cheia.

O silêncio do gap tornou-se visível como falta de absorção abaixo de certa energia idealizada. Lia percebeu que conduzir dependia menos de quantos elétrons existiam que de quais estados próximos podiam mudar de ocupação.

Fontes desta página

  1. Felix Bloch (1928). Über die Quantenmechanik der Elektronen in Kristallgittern.Zeitschrift für Physik, 52, 555–600. Deriva a forma dos estados eletrônicos em potenciais periódicos que hoje é expressa pelo teorema de Bloch e fundamenta a estrutura de bandas cristalinas.
  2. Alan Herries Wilson (1931). The Theory of Electronic Semi-Conductors.Proceedings of the Royal Society A, 133, 458–491. Desenvolve uma teoria de bandas para semicondutores e relaciona bandas cheias, excitações térmicas e condução eletrônica em cristais.
  3. Alexander Kramida, Yuri Ralchenko e equipe NIST ASD (2024). NIST Atomic Spectra Database, Standard Reference Database 78.National Institute of Standards and Technology, versão 5.12. Base oficial de dados criticamente avaliados sobre níveis atômicos, comprimentos de onda e probabilidades de transição.