Дно зоны проводимости

Дно зо́ны проводи́мости — самое низкое по энергии состояние в зоне проводимости полупроводника, а также энергия этого состояния. Состояние задаётся волновым вектором электрона ${\displaystyle {\vec {k}}_{c0}}$, а энергия имеет стандартное обозначение ${\displaystyle E_{c}}$.

В зависимости от полупроводника, дно зоны проводимости может находиться в разных точках зоны Бриллюэна. Часто это чем-либо выделенные точки (скажем, Γ, X, L), отвечающие различной симметрии зоны в различных направлениях. Однако существуют полупроводники, например кремний, для которых дно зоны проводимости не совпадает ни с какой особой точкой зоны Бриллюэна.

Точки в центре и на краях зоны Бриллюэна всегда являются минимумами или максимумами закона дисперсии ${\displaystyle E({\vec {k}})}$ (из-за условий на периодичность потенциала). Если дно зоны проводимости приходится не на Γ-точку, то есть ${\displaystyle {\vec {k}}_{c0}\neq 0}$, оно является вырожденным, а именно, ввиду симметрии, имеется несколько волновых векторов, отвечающих энергетическому минимуму.

Для органических полупроводников, вместо термина «дно зоны проводимости», используется понятие самая низкая незанятая молекулярная орбиталь (англ. LUMO: lowest unoccupied molecular orbital).

Если дно зоны проводимости и потолок валентной зоны полупроводника находятся в одной и той же точке зоны Бриллюэна (${\displaystyle {\vec {k}}_{c0}={\vec {k}}_{v0}}$), то такой материал называется прямозонным (пример: GaAs), а если в разных — то непрямозонным (пример: Si).

Литература

• Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твёрдого тела: В двух томах / М.И Каганов. — М.: Мир, 1979. — 399 с.

• Ч. Киттель. Введение в физику твёрдого тела. — М.: Наука, 1978.