能带和能带边缘

什么是能带？

原子核被电子包围，最外面一层的电子处在的能级就是价带（valence band）。
当给一定的能量，最外层电子挣脱束缚到了下一能级，就是导带（conduction band）。

还有一个概念叫做能带边缘，一个物质的价带和导带是不平的。

什么是能带边缘？

band edge 能带边缘。导带和价带的边界位置，分别代表电子可以存在的最高和最低能量状态。
价带带顶（Valence Band Maximum,VBM）:价带的最高能量点，代表了电子在价带中可以达到的最高能量。当电子从价带跃迁到导带，离开的是这个能量位置附近。
导带带底（Conduction Band Minimum,CBM）:导带最低能量点，代表了电子在导带中可以存在的最低能量状态。
带隙（Band Gap, E_g）：二者之间的能量差。带隙决定了材料是否是导体、半导体还是绝缘体。

二者在同一垂直线（动量空间（k空间））叫做直接带隙半导体。

能带边缘的位置通常通过光谱技术（光致发光PL）来测量和表征。

一个例子（AI生成并指正）

光致发光，就是电子从导带回到价带，一路火花带闪电（滑滑梯）
滑梯的底部代表的是价带带顶（VBM）。这是电子们的起点，就像孩子们一开始待在滑梯的底部。
滑梯的顶部代表的是导带带底（CBM）。电子们需要获得足够的能量（就像孩子们需要被“抬”到滑梯的顶端）才能到达这个位置。（要能量做工）

光致发光，就是电子从导带回到价带，一路火花带闪电（从顶部滑滑梯滑下来），并且释放了动能。（非辐射能，晶格振动等）。

电子们从底部爬到顶部需要能量，而从顶部回到底部时会释放能量。这个能量差就是带隙（Band Gap）。