bant teorisi

• katıların elektrik ve ısıl iletkenlikleri, ışığı iyi yansıtmaları ya da soğurmaları gibi fiziksel özelliklerini açıklamaya meyletmiş bir kaç teori bulunur. (bkz: serbest elektron modeli) (bkz: yarı serbest elektron modeli) bu teorilerden biri de şu an anmakta oldugumuz bant teorisidir.
  
  bilindiği üzre elektronlar çekirdeğin çevresinde belirli enerji seviyelerine karşılık yörüngelerde bulunurlar. (ya da bulunma olasılıkları çoktur mu demeliydim) bu enerji seviyeleri, atomun en yakın komşu atom ile arasında yeterli mesafe bulunduğu durumlar için - mesela gaz fazı gibi - tanımlanmıştır. atomlar, katıları oluşturmak üzere yığıldıklarında bunların değerlik elektronlarının dalga fonksiyonları da üstüste binmeye başlar ve elektronların bulunabileceği ara yörüngeler, enerji seviyeleri de oluşur. kristaller gibi atomlar arası mesafelerin düzenli, atom sayısınında bir hayli fazla oldugu sistemlerde bu ara seviyeler o kadar çokturlar ki iki seviye arasında neredeyse sürekli bir bant meydana gelir.
  
  tüm katılarda bu şekilde oluşmuş işlevsel olarak iki temel bant bulunur; degerlik bandı ve iletim bandı. 0 derece kelvin sıcaklıkta iletken ya da yalıtkan tüm atomların elektronları değerlik bandı üzerindedir. sıcaklık arttıkça elektronların sahip olabilecekleri enerji seviyeleri fermi dirac istatistiğince gösterilen şekilde değişir.
  
  ilektenlerle yalıtkanlar ve yarıiletkenler de birbirlerinden bu iki bant arasındaki enerji farkı ile ayrılırlar.
  
  iletken katılarda iletim bandı ile değerlik bandı birbirlerine çok yakındırlar ve oda sıcaklığında (bkz: oda sıcaklığı) elektronlar iletim bandına geçip iletkenliğe katkı sağlayabilirler. metallerde, mesela bakırda, her atomun bir elektronu iletim bandına zıplar ve kristal içerisinde serbest halde dolaşır; yani bakır bir cisimde mol başına 10 üzeri 23 serbest elektron bulunur. yalıtkanlarda ise bir elektronu değerlik bandından iletim bandına geçirmek için ciddi enerji vermek gereklidir. (bkz: çığ etkisi) yarıiletkenler - tam da beklendiği gibi - bu iki uç durumun tam ortasında yeralırlar ve değerlik ile iletkenlik bantları arası enerji farkı iyi iletken metallerden çok, yalıtkanlardan azdır. (saf silikon için 1ev civarında sanırım)
• bant teorisi yarı serbest elektron modelinin sonucudur aslında. modelin karmaşık matematik denklemleri çözüldüğünde elektronların kimi kristaller içerisinde her enerjide bulunamayacakları ortaya çıkmış, hiç bir elektronun sahip olamayacağı enerji aralıkları keşfedilmiştir ki bu aralıklara da yasak bant denir.
• band gap ölçerken, yani conduction band ile valance band arasındaki enerji farkını(ev cinsinden) uv-vis spectrometer cihazlarından faydalanılıyor. bu konuda araştırma yapacak arkadaşlara birkaç öneride bulunayım:
  -genelde yarı iletken maddeler için döner bu band gap muhabbeti; kullanacağınız numune ya da sample'ınızın literatürde direct mi indirect mi olduğuna bakarak başlayın.
  -makalelerin characterization kısımlarında veya supporting information kısımlarında verilir bu bilgi.
  -sonrasında sample'ınızın türüne göre, diffuse reflectance, absorbance gibi uv-vis tekniklerinden birini seçip ölçüm yapabilirsiniz.
  -elinizdeki data'yı nasıl işleyeceğinizi ise linkteki pakistanlı güzelce anlatmış. genelde origin lab kullanılıyor bu işlerde.
  https://www.youtube.com/watch?v=vxxnrb8rmae
  burada tauc plot ile en sık kullanılan semiconductor'lardan tio2 ölçümü yapılmış.