sciencetalk

De standaard uitleg die men geeft voor de reden dat een materiaal een isolator is in het bandenmodel is de grote bandgap; er zijn zeer weinig elektronen met genoeg energie om naar de conductieband te gaan. Bij gebrek aan vrije ladingsdragers zal er dus nagenoeg geen stroom gaan lopen wanneer er een spanning wordt aangelegd.

Nu weten we ook dat wanneer we een lading op een isolator aanbrengen, door te wrijven bijvoorbeeld, dat deze voor een zeer lange tijd gelocaliseerd blijft vastzitten.

Hoe verklaar je dat met het bandenmodel?

In eerste instantie zou ik zeggen dat de ladingen zich meteen verspreiden, want:

-de valentieband zit vol, dus moeten de extra elektronen naar de conductieband.

-in de conductieband zijn er nagenoeg geen states bezet

-> door de grote hoeveelheid aan vrije toestanden kunnen de ladingen makkelijk diffuseren.

Toch doen ze dat niet...

Dus ik vermoed dat de elektronen niet in de conductieband terecht komen. Maar waar dan? Traps?

Je vermoedt, dat die extra elektronen van buitenaf in de vrijwel lege geleidingsband terecht komen en zich zo over het oppervlak van de isolator kunnen verplaatsen. We weten, dat dit niet gebeurt, want de isolator blijft isolerend.

Plaatselijk, waar de extra elektronen zijn aangebracht, zal door die extra lading het energiepatroon, het bandenprofiel, veranderen. Het is moeilijk aan te geven hoe.

Door wrijving kan er natuurlijk ook een elektronentekort ontstaan. Ook dat heeft invloed op de afstand en breedte van de energiebanden en -gaps.

Als je het bandenmodel van de halfgeleiderwereld overneemt (en niet al te veel lading aanbrengt) is de bandbuiging natuurlijk wel te voorspellen.

Ik zal er vanavond als ik weer thuiskom eens naar kijken.