能帶結(jié)構(gòu)

在固體物理學(xué)中，固體的能帶結(jié)構(gòu) （又稱電子能帶結(jié)構(gòu)）描述了禁止或允許電子所帶有的能量，這是周期性晶格中的量子動(dòng)力學(xué)電子波衍射引起的。材料的能帶結(jié)構(gòu)決定了多種特性，特別是它的電子學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。

為何有能帶

單個(gè)自由原子的電子占據(jù)了原子軌道，形成一個(gè)分立的能級(jí)結(jié)構(gòu)。如果幾個(gè)原子集合成分子，他們的原子軌道發(fā)生類似于耦合振蕩的分離。這會(huì)產(chǎn)生與原子數(shù)量成比例的分子軌道。當(dāng)大量（數(shù)量級(jí)為{\displaystyle 10^{20}}或更多）的原子集合成固體時(shí)，軌道數(shù)量急劇增多，軌道相互間的能量的差別變的非常小。但是，無論多少原子聚集在一起，軌道的能量都不是連續(xù)的。

這些能級(jí)如此之多甚至無法區(qū)分。首先，固體中能級(jí)的分離與電子和聲原子振動(dòng)持續(xù)的交換能相比擬。其次，由于相當(dāng)長的時(shí)間間隔，它接近于由于不確定性原理引起的能量的不確定度。

物理學(xué)中流行的方法是從不帶電的電子和原子核出發(fā)，因?yàn)樗鼈兪亲杂傻钠矫娌?，可以具有任意能量，并在帶電后衰減。這導(dǎo)致了布拉格反射和帶結(jié)構(gòu)。