8.5K
1262
能帶絕緣體
在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，德國物理學(xué)家P.德魯?shù)耓注]提出的德魯?shù)履Ｐ涂梢暂^好地解釋金屬導(dǎo)電性，但是不能解釋為什么一些材料是電的絕緣體。能帶論的出現(xiàn)首次解釋了這一問題。能帶色散關(guān)系中的能量間隔被稱為能隙。當(dāng)一個能帶體系的化學(xué)勢處于能隙中時，在外場下電子不能獲得能量而被激發(fā)，因此在零溫下不能導(dǎo)電，是電的絕緣體。 能帶絕緣體來自零溫下依據(jù)能帶論對材料的導(dǎo)電性劃分。在有限溫度下，一部分電子由于熱激發(fā)而跨過能隙，形成載流子，從而提高材料的導(dǎo)電性。即使在零溫下，比較大的電壓也可以加速電子跨越能隙，使其導(dǎo)電，這一現(xiàn)象稱為電擊穿，對應(yīng)電壓閾值稱為擊穿電壓。 并不是所有絕緣體都是能帶絕緣體。重要的例子是莫特絕緣體和安德森絕緣體。在莫特絕緣體匯總電子相互作用帶來電子激發(fā)能隙，把能帶金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體。而在安德森絕緣體中，雖然體系沒有能隙，但是強(qiáng)無序?qū)е码娮訜o法擴(kuò)散，使其不能傳導(dǎo)電荷。 一些能帶絕緣體雖然具有能隙，但是由于其能帶具有特殊的拓?fù)湫再|(zhì)，使得它們邊界上總沒有能隙，可以導(dǎo)電。具有這樣特殊的拓?fù)淞孔与妼?dǎo)特性的體系包括整數(shù)量子霍爾效應(yīng)體系、量子反常霍爾絕緣體和拓?fù)浣^緣體等。
