8.5K
1262
能带绝缘体
在量子力学出现之前，德国物理学家P.德鲁德[注]提出的德鲁德模型可以较好地解释金属导电性，但是不能解释为什么一些材料是电的绝缘体。能带论的出现首次解释了这一问题。能带色散关系中的能量间隔被称为能隙。当一个能带体系的化学势处于能隙中时，在外场下电子不能获得能量而被激发，因此在零温下不能导电，是电的绝缘体。 能带绝缘体来自零温下依据能带论对材料的导电性划分。在有限温度下，一部分电子由于热激发而跨过能隙，形成载流子，从而提高材料的导电性。即使在零温下，比较大的电压也可以加速电子跨越能隙，使其导电，这一现象称为电击穿，对应电压阈值称为击穿电压。 并不是所有绝缘体都是能带绝缘体。重要的例子是莫特绝缘体和安德森绝缘体。在莫特绝缘体汇总电子相互作用带来电子激发能隙，把能带金属转变为绝缘体。而在安德森绝缘体中，虽然体系没有能隙，但是强无序导致电子无法扩散，使其不能传导电荷。 一些能带绝缘体虽然具有能隙，但是由于其能带具有特殊的拓扑性质，使得它们边界上总没有能隙，可以导电。具有这样特殊的拓扑量子电导特性的体系包括整数量子霍尔效应体系、量子反常霍尔绝缘体和拓扑绝缘体等。
