電子、磁性與光學材料

鎂有2個價電子,由3s軌道構成的能帶每個原子恰好以2個電子填滿。儘管如此,鎂仍為金屬的理由,下列何者正確?

  1. A3s能帶與3p能帶之間有約1 eV的能隙,電子藉由熱激發移動
  2. B2個價電子中有1個被原子強烈束縛
  3. C3s能帶與空的3p能帶重疊,在費米能階正上方連續存在空能階
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正確答案:C. 3s能帶與空的3p能帶重疊,在費米能階正上方連續存在空能階

在固體中,原子的3s軌道與3p軌道各自形成具有寬度的能帶,鎂中兩者的能量範圍互相重疊。因此電子在填滿3s能帶之前也會進入3p能帶,在費米能階正上方有不間斷的空能階,所以即使是微弱的電場也能加速電子而導電。這就是能帶重疊造成的金屬。若有約1 eV的能隙,應顯示半導體的性質,在低溫下導電率會降低。價電子被強烈束縛的想法也無法說明金屬的導電性。同屬第2族的Be與Ca也因相同的理由成為金屬。

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