Enerji bantları nelerdir? Katılarda enerji bant yapıları, iletkenlik bantı, valans bandı ve yasak bandı nedir, hakkında bilgi.
Katılarda enerji bant yapıları
Katılarda enerji bant yapıları, atomların bir araya gelerek katı halde oluşturdukları yapıların elektron enerjilerinin bant yapısını ifade eder. Bu yapılar, atomların tek tek enerji seviyelerinin bir araya gelerek oluşturdukları sürekli enerji seviyeleri veya bantlarıdır.
Katı hal fiziğinde, elektronların enerji seviyeleri art arda gelerek, enerji bantları veya bant yapıları oluştururlar. Bu bant yapıları, elektronların davranışını ve elektrik iletkenliğini belirler.
Katı halde, atomlar bir araya gelerek moleküller ve kristaller oluştururlar. Moleküller, farklı atomların bir araya gelmesiyle oluşurken, kristaller aynı atomların bir araya gelmesiyle oluşur. Bu yapıların enerji bantları, atomların enerji seviyelerinin bir araya gelmesiyle oluşur.
En dış yörüngelerindeki elektronların davranışı bant yapısını belirler. Bu elektronlar, temel enerji seviyesi (valans bandı) ve yüksek enerji seviyesi (iletken bandı) olarak adlandırılan iki bant arasında hareket ederler. Valans bandı, elektronların bulunduğu en düşük enerji seviyesi olarak tanımlanır ve elektronların çevresel etkileşimleriyle belirlenir. İletken bandı ise, valans bandından daha yüksek enerji seviyeleridir ve elektronlar buraya enerji verildiğinde geçerler.
Elektronların enerji bant yapıları, iletkenlik özellikleriyle de bağlantılıdır. İletken bandında hareket eden elektronlar, malzemenin iletkenliğine katkıda bulunurlar. Tamamen dolu olan valans bandı, iletkenlik için gerekli serbest elektronları sağlamazken, yarı dolu valans bandı, yarı iletken malzemelerde karşımıza çıkar.
Sonuç olarak, katılarda enerji bant yapıları, atomların enerji seviyelerinin bir araya gelmesiyle oluşan ve elektronların davranışını ve malzemelerin iletkenliğini belirleyen sürekli enerji seviyeleridir.
Kaynak 2
Katılarda Enerji Bant Yapıları
Elektronlar, atomda belli enerji düzeylerinde bulunurlar. Atomlar bir katı kristal oluştururken, komşu atomların elektronları birbirini etkiler, enerji düzeyleri bozulur ve enerji düzeyleri üst üste gelerek yeni enerji bantları oluşur.
Katılarda atomların en dış ozbitalindeki valans elektronlarının bulunduğu banda “valans bandı” denir. Valans bantları elektronlarla kısmen veya tamamen doludurlar. Bu bantta yüksek enerji düzeyleri boş olduğu için; metale bir potansiyel uygulanırsa elektronlar üst boş enerji düzeylerine çıkarlar ve iletkenliği sağlarlar.
Valans bandının üstünde bulunan en üst enerji bandı elektronlar bakımından boştur. Valans bandının üstündeki banda da “iletkenlik bandı” denir.
Valans ve iletkenlik bantları arasında yasaklanmış bölge olarak nitelendirilen boş bir bölge vardır.
Katılarda veya yalıtkanlarda yasak enerji bandı geniştir. Valans bandı tümüyle dolu, iletkenlik bandı da tümüyle boştur. (Şekil: a)
Yarı iletkenlerde valans bandı ile iletkenlik bandı arasındaki yasak bölge, elektronların kendiliğinden atlayabileceği kadar incedir. Yasak enerji bandı iyi yarı iletken olarak bilinen silisyumda 1,1 eV, germanyumda 0,75 eV dir. (Şekil: b)
İletkenlerde iletkenlik bandı ile valans bandı kısmen üstüste binmiştir. Böylece bu durum elektronlara hareket serbestliği verir. Elektronlar, kendi termik enerjileriyle valans bandından iletkenlik bandına geçebilirler. (Şekil: c)
