여기서 말하는 고체는 원자한개가 아닌 무수히 많은 원자들이 일정하게 배열되어있는 것을 생각하면 되요
에너지띠(band gap)을 말하기전에 먼저 에너지는 양자화되어있다는 걸 아셔야되요
빛의 wave, particle적인 특성으로 시작해서 한 결과 에너지는 양자화되어있다를 알았는데 이를 보여주는 현상을 찾다가
보어는 수소원자모형이라는 모형을 내놓게되요
에너지는 양자화되어있다는 것을 보여주기 위해 가장 단순하고 작은 원자인 수소를 가지고 (전자가 1개)
식을 풀어나가는데 우리가 흔히아는 s,p,d,f 등의 오비탈과 n=1, n=2 (이런표현이 맞는지 모르겠군요) 등을 풀었고 실제로 스펙트럼을
관찰한 결과 만족한 결과를 얻게됩니다
즉 화학시간에 배웠던 원자가 가운데 하나있고 전자들이 원궤도를 그리면서 여기에 몇개, 저기에 몇개 위치되는 그림을 상상해봐요
그러나 이것은 단순한 수소원자에서만 만족하게 되고 따라서 보어의 수소원자모형이라고 합니다.
그렇다면 이러한 수소를 2개놓고 서로 거리를 천천히 좁혀보면 어떻게 될까?
분명히 수소를 멀리있을때는 인력이, 가까이있을 때는 척력이 발생하고 인력과 척력이 균형을 이루는 거리가 존재할거에요
그러면 이 때 위에서 보았던 전자들의 에너지준위는 어떻게 될까요? 서로 영향을 받아서 좀더 여러곳에 위치할 수 있게 됩니다
즉 에너지는 양자화되어있어서 에너지가 있을만한 준위는 정해져 있는게 원자간 간섭으로 에너지가 있을만한 준위가 늘어나게됩니다.
실제로 물질들을 원자 한개로 있지않고 수없이 많은 원자들이 서로 일정한 간격을 가지고 배열되어 있습니다.
그래서 수많은 간섭으로 인해 에너지가 있을만한 준위가 band로 있게됩니다
(마치 선이 많이많이 모여서 면이 되듯 ㅋㅋ...)
이러한 것을 에너지 띠 이론이라고 합니다
(미시적으로 봤을 땐 양자역학을 쓰지만 거시적으로 봤을 땐 고전역학을 쓰는 것과 같은 느낌을 느껴봐요)
실리콘(Si) 원자를 서로 붙인다고 봅시다. 실리콘은 최외각전자가 4개인 원소로, 원자번호가 14, 전자는 s1s2p2s3가 다 차있고 p3에 2개가 존재합니다
실리콘이 가까워짐에 따라 서로 간섭하게되고 이때 수소때와는 다르게 에너지준위가 존재할수없는 구간이 생기게 됩니다.
이를 band gap이라고 합니다. 그 구간은 n=3인 s3와 p3 가 중첩함에 따라 이 둘 사이에 에너지준위가 존재할수 없는 구간이 있습니다.
이러한 밴드갭으로 인하여 물질에 밴드갭보다 작은 에너지를 가해도 그 물질은 그 에너지를 절대로 받을 수 없게 됩니다.
음..빛은 에너지입니다. 우리가 눈으로 보이는 색, 투명한 다이아몬드와 까만 석탄을 예로들어보면 다이아몬드는 빛을 거의 대부분 반사하기에
투명하게 보이고, 석탄은 빛을 대부분 흡수하기에 까맣게 보인다는 걸 요로한 관점에서 보자면
다이아몬드의 밴드갭이 높아서 우리가 볼수있는 가시광선의 영역의 빛을 받아도 흡수하지못하고 다시 방출해서 투명하고
석탄은 밴드갭이 낮아서 가시광선의 빛을 모두 흡수해서 까맣게 보인다고 볼수있습니다. 마무리를 못짓겟네요ㅋ
글쓰기