Question

分子能级和原子能级有何异同？

Answer 1

能带其实就是能级，但是能带不完全等于能级。我们下面展开一点一点慢慢说。
根据卢瑟福结构模型，原子由原子核和核外电子组成，不同的核外电子(主要根据能量划分)有自己的轨道，这就是能级，到这里，一切都和高中化学所学的一样，S，P轨道什么的，具体的可以查查书。
当两个相同的原子相互靠近的时候，比如两个氢原子，理论上相同能级的电子能量是一样的，它们的轨道也是一模一样的。举个例子，氢原子A上的S能级上的电子可以运动到氢原子B上的S能级，这就是所谓的电子共有化运动。
但是，还有一个东东，就是泡利不相容原理，具体的阐述可以查书，也可以百度，不详细说这个原理了。当两个相同的氢原子相互靠近的时候，会出现这样一个矛盾：两个电子一模一样，所以它们的运动状态和轨道肯定也是一模一样，但是这与泡利不相容原理矛盾，因此当发生电子共有化运动的时候，这两个一模一样的电子会出现细微的差别，主要表现在电子轨道不同，一个电子的轨道会比另一个电子轨道略高或者略低，就出现了两个不同的能级，这就是所谓的能级分化或者叫能级扩展。但是这两个电子就是死也是死在S能级，在没有外界条件的情况下不会发生跃迁，所以干脆这两个略有不同的轨道都叫S能级。这个时候S能级上就不是一个轨道而是两个了，这俩轨道在一起就是能带，所以这个时候可以引入一个概念：“S能带”，当然没有所谓“S能带这个概念”，这里是为了方便理解引入的一个东东。
同理，如果把氢原子换成硅原子，就会出现好几个不同的能级分化，形成不同的能带。但是在半导体中我们主要关注最外层的能带(或者叫能级，只不过不是很准确)，因为电子的变化一般只会发生在最外层！
我们把视角稍微放大一点，从电子角度放大到原子角度，会发现，最外层的能带不一定是充满的，而次外层的能带一般是充满的，因此就把最外层的能带叫做导带，因为这里的电子相对比较活跃！次外层的能带叫做价带，因为这里的电子一般不会发生什么太大的变动！
因为能级之间其实是有一定的间隔的，当能级形成能带的时候，这个间隔依然存在，只不过大小略有变化，但是没影响。所以可以意识到，导带和价带之间肯定也有一个间隔，这个间隔一定没有电子的存在，类比导带和价带的概念，我们把这个间隔叫做禁带(顾名思义，禁止电子存在)
这就是能带的思考过程或者叫演化过程。