在讨论电子带什么电之前,让我们先了解电子的基本性质。电子是负电荷的基本粒子之一,它们存在于原子核的外壳中,拥有一定的能量和自旋。在固体中,电子被束缚在晶格中,受到晶格势场的影响,因此它们的能级被禁锢成为所谓的电子能带。
电子能带的性质直接影响着材料的导电性质。在能带理论中,我们将所有能量小于费米能级(临界能量)的电子称为价电子,所有能量大于费米能级的电子称为导电子。价电子和导电子的行为和性质都有很大不同。
对于半导体材料来说,电子带的带隙较小,只有几个电子伏特,因此导电性较差。在温度升高、光照射或掺杂杂质等因素的作用下,电子可以跃迁到导带中,形成导电行为。而对于金属材料来说,它们的电子带结构具有相当的复杂性,且带隙非常小,电子可以很容易地从一个能带跃迁到另一个能带,因此金属具有很好的导电性。
非晶态材料的电子能带结构相对复杂,电子态密度高、禁带宽度小,通常为0.1~1.0eV左右,而导电和绝缘材料的禁带宽度则要大得多。
另外,电子带的电性质不仅受到材料的本质性质的影响,还与外界条件密切相关。例如,当电子被置于强电场中时,它们的电导率会变得更高,这被称为光电效应。此外,根据波粒二象性理论,电子具有波动性质,也会表现出诸如自旋、反射、干涉等电子学特性。
总而言之,电子带的性质决定了材料导电性质以及许多电子学现象的出现。不论是半导体、金属还是非晶态材料,电子带隙大小、禁带结构和材料的晶体结构都对其电荷性质产生了重要影响。
带电性不同的电子对于我们理解材料导电的机制、物理化学性质等起到了重要作用。随着材料科学的快速发展,人们对于电子的认识也在不断改变和深化。从宏观上观察,电子的运动状态、能带结构和材料本身的物理性质密切相关,这为材料科学的快速发展奠定了坚实的基础。