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에너지대 구조는 하전된 단일 입자 상태(즉, 전자 또는 정공)를 기술한다.산화아연은 직접 갭 반도체이므로, 구형의 극값점을 가지며, 에너지대에서 가치대의 최댓값과 전도대의 최솟값(VB와 CB)이 브리루앙 구 내의 같은 지점, 즉 K = 0인 Г점에 위치합니다. 따라서 우리는 주로 이 영역에 관심을 가집니다.앞서 언급했듯이, 가장 낮은 전도대는 Zn2+의 비어 있는 4s 상태 또는 반결합성 sp3 혼성 상태로 구성됩니다.군 이론의 호환성 표와 그 안의 참고 자료에 따르면, 전도대 바닥에는 스핀을 고려하지 않는 Г1 대칭성과 스핀을 고려하는 Г1×Г7=Г7 대칭성이 존재한다.유효 전자 질량(보다 정확히는 편극자)은 거의 등방성이며, 그 값은 약 (0.28 ± 0.02)m0입니다. O2-에 의해 차지된 2p 궤도나 결합된 SP3 혼성 궤도로부터 비롯된 가전자대는 스핀을 고려하지 않을 경우, 육방정계 결정장의 영향으로 Г5와 Г1이라는 두 가지 상태로 분열된다.스핀을 고려하면, 스핀-궤도 결합으로 인해 에너지 대역은 세 개의 2차 퇴화된 대칭적인 하위 에너지 대역으로 더욱 분할된다. (Г1+Г5)×Г7=Г7+Г9+Г7.이러한 가스띠들은 모든 질화아연 구조의 반도체(예: ZnS, CdS, CdSe, 또는 GaN)에서 고에너지측부터 저에너지측으로 A, B, C 가스띠로 표시됩니다.대부분의 경우, 에너지 대역의 순서는 AГ9, BГ7, C7이며, 스핀-궤도 분열은 결정장 분열보다 더 크다.그러나 ZNO에 대해서는 가격대의 순서가 일반적인 것인지, 아니면 소위 “음의 스핀 궤도 결합”에 의한 AГ7, BГ9, CГ7 순서인지, 혹은 반전된 가격대 순서인지에 대해 오랫동안 논쟁이 있어왔습니다. 사실, 스핀-궤도 결합은 항상 양의 값을 가집니다.하지만 산소의 핵전하수가 작기 때문에, 육방정계와 입방IIb 구조를 가진 황화물, 세레나이드, 텔루라이드의 데이터를 바탕으로 계산해보면, 산화물의 경우 약 15meV가 됩니다.이 에너지 준위(산소의 2P)와 완전히 채워진 상태의 아연의 4D 에너지 준위 사이의 반발력으로 인해, Г7 에너지 준위가 Г9 에너지 준위보다 높아질 수 있습니다. 이로 인해 가격대의 순서가 역전되는 현상이 발생하며, Ib-VII족 반도체인 CuCl에서도 이러한 현상이 나타납니다.A와 B의 가격대 간의 분열 폭이 5밀리전자볼트 수준에 불과하며, 선택 규칙도 거의 동일하기 때문에(위쪽에 있는 AГ9와 BГ7 가격대가 Г7 전도대로 전환될 때는 쌍극자 형태가 되고, 스핀 플립은 E C 형태만 허용된다. 또한 CГ7 가격대에서도 E C 형태만 가능하다), A와 B의 가격대의 대칭성에 대해 논하는 것은 과도한 반응이다.하지만 이러한 유형의 문제들은 종종 매우 긴 논의 시간을 요구하는 경향이 있습니다.최근 문헌에서 제시된 ZnO의 정상적인 가격대 순서를 뒷받침하는 다양한 상세한 논의들은 입증되지 않았다.우리는 부록 A에서 역전된 에너지 대역 순서를 지지하고 반대하는 논쟁과 문헌들, 그리고 밴드 구조 계산에 관한 문헌들을 요약하였습니다.따라서 우리는 아래의 역순인 AГ7, BГ9, CГ7을 사용합니다. 산화아연의 유효 정공 질량은 방향에 따라 동일하며, A, B, C 가전자대의 유사한 특성값은 다음과 같다. 일부 에너지대 구조 계산(부록 A 참조)에 따르면 가전자대에는 강한 질량 방향성이 존재할 것으로 예측되는데, 이는 CdS의 경우와 마찬가지이다. 하지만 문헌에 수록된 실험 데이터를 보면 ZnO에 그러한 방향성이 존재한다는 것을 확인할 수 없다. G7 대칭성을 가진 에너지대에는 약간의 k-선형 항이 있을 수 있지만, 그림 7에 나타난 A 가격대에서는 k⊥c만 존재합니다.전도대의 이러한 효과는 무시할 수 있습니다.기사 출처: http://www.jszfxy.cn/news/show-212.html