能带结构英文解释翻译、能带结构的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 band structure

分词翻译：

能的英语翻译：

ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【医】 energy

带的英语翻译：

belt; bring; strap; strip; take; wear
【计】 tape
【化】 band
【医】 balteum; band; belt; chord; chorda; chordae; chordo-; cingule; cingulum
cord; desmo-; girdle; ribbon; strap; strip; taenia; taenia-; taeniae
tape; teni-; tenia; zona; zone
【经】 belt

结构的英语翻译：

frame; structure; composition; configuration; construction; fabric; mechanism
【计】 frame work
【医】 constitution; formatio; formation; installation; structure; tcxture

专业解析

在固体物理学中，能带结构（Band Structure）是描述晶体中电子能量与其动量（通常用波矢k 表示）之间关系的核心概念。它决定了材料的电学、光学和热学等性质，是区分导体、半导体和绝缘体的理论基础。

详细解释：

基本定义与物理图像：
- 在孤立原子中，电子占据分立的、量子化的能级。
- 当大量原子规则排列形成晶体时，原子间的相互作用导致原本分立的原子能级发生展宽，形成一系列能量上准连续的能带（Energy Bands）。
- 这些能带之间可能存在禁带（Band Gap），即电子不能占据的能量区间。
- 能带结构图就是描绘电子能量 E 随其波矢k（在倒格子空间或布里渊区内）变化关系的图谱。它直观地展示了允许电子占据的能带（允带）和禁止电子占据的能隙（禁带）在动量空间的分布。
关键组成部分：
- 能带（Energy Bands）：由大量密集的能级组成的能量范围，电子可以占据这些状态。每个能带来源于原子中特定的能级（如s带、p带、d带）。
- 禁带/带隙（Band Gap）：位于允带之间的能量区域，该区域内没有允许的电子态。带隙宽度（E_g）是区分材料类型的关键参数：
  - 导体（金属）：最高占据能带（价带）未被电子填满，或者价带与上方空带（导带）有重叠，不存在带隙或带隙为零。电子容易获得能量跃迁到空态，导电性好。
  - 半导体：存在明显的带隙（通常在0.1 eV 到 ~3 eV），价带被电子填满，导带为空。在室温下，少量电子可通过热激发从价带跃迁到导带，产生有限的导电性。
  - 绝缘体：带隙很大（通常 > 3-4 eV），价带完全填满，导带完全为空。电子很难获得足够能量跨越带隙，导电性极差。
- 价带（Valence Band）：在绝对零度下，被电子完全填满的最高能带。
- 导带（Conduction Band）：紧邻价带上方的最低空能带（或部分填充的能带）。电子进入导带后可以自由运动参与导电。
- 费米能级（Fermi Level, E_F）：在绝对零度时，电子占据态与未占据态的分界能量。它在能带结构图中的位置决定了材料的导电类型和载流子浓度。
能带结构的计算与描述：
- 能带结构可以通过求解晶体中电子运动的薛定谔方程得到，常用的近似方法有近自由电子近似和紧束缚近似。
- 由于晶体的周期性，电子的波函数是布洛赫波：$psi_k(r) = u_k(r) e^{i k cdot r}$，其中 $u_k(r)$ 是与晶格同周期的函数。
- 能带结构通常在第一布里渊区（First Brillouin Zone）内绘制，因为其具有完整的对称性。布里渊区是倒格子空间中的原胞。
- 图中会标出高对称点（如Γ, X, K, L等）和连接它们的路径（如Γ-X, Γ-K等），能量 E 沿这些路径随k 变化。

汉英对照关键术语：

能带结构 - Band Structure
能带 - Energy Band
禁带 / 带隙 - Band Gap
价带 - Valence Band
导带 - Conduction Band
费米能级 - Fermi Level (E_F)
波矢 - Wave Vector (k)
布里渊区 - Brillouin Zone
导体 - Conductor (Metal)
半导体 - Semiconductor
绝缘体 - Insulator
薛定谔方程 - Schrödinger Equation
布洛赫波 - Bloch Wave
近自由电子近似 - Nearly Free Electron Approximation
紧束缚近似 - Tight-Binding Approximation

权威参考来源：

Charles Kittel - Introduction to Solid State Physics (Wiley): 固体物理学的经典教材，对能带理论有系统且基础的讲解。 (来源：Kittel, C. (2005). Introduction to Solid State Physics (8th ed.). Wiley.)
Neil W. Ashcroft & N. David Mermin - Solid State Physics (Cengage Learning): 另一本广受推崇的教材，对能带概念和计算方法有深入阐述。 (来源：Ashcroft, N. W., & Mermin, N. D. (1976). Solid State Physics. Holt, Rinehart and Winston.)
黄昆，韩汝琦 - 《固体物理学》 (高等教育出版社): 国内权威的固体物理教材，对能带理论有清晰的中文论述。 (来源：黄昆，韩汝琦. (1988). 固体物理学. 高等教育出版社.)
在线资源 - HyperPhysics Concepts (Georgia State University): 提供清晰的概念解释和图示。 (来源：Nave, C. R. (2024). Band Theory of Solids. HyperPhysics. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/band.html) (注：此链接为示例性常用物理教育网站链接，实际访问请确认有效性)
学术数据库 - arXiv.org: 可查找关于能带结构计算（如密度泛函理论DFT）的最新研究论文。 (来源：arXiv.org e-Print archive. https://arxiv.org/) (注：此为预印本平台链接)

网络扩展解释

能带结构是固体物理学中描述材料中电子能量分布的核心概念，以下是详细解释：

一、定义与形成原因

能带结构指晶体中电子允许占据的能量范围及分布形式，由原子周期性排列引起的电子波衍射形成。当单个原子的分立能级（如原子轨道）在固体中因原子间相互作用扩展成连续能带时，便形成能带结构。

二、主要组成部分

价带（Valence Band）
- 电子在基态时占据的能带，能量最高处称为价带顶（VBM）。
导带（Conduction Band）
- 未被电子填满或可自由移动的能带，能量最低处称为导带底（CBM）。
禁带（Band Gap）
- 价带顶与导带底之间的能量间隙，决定材料导电性：
  - 金属：禁带宽度≈0（能带重叠）
  - 半导体：禁带宽度1-3 eV
  - 绝缘体：禁带宽度>9 eV

三、物理意义

通过能带结构可判断材料特性：

电子从价带跃迁到导带时产生导电性
半导体需外界激发（如光照）使电子跨越禁带
空晶格模型显示能带在布里渊区边界分裂形成能隙

四、数学表达示例

自由电子近似下的能带公式：
$$ E(k) = frac{hbar k}{2m} $$ 其中$k$为波矢，$m$为电子质量，$hbar$为约化普朗克常数。

以上内容综合了固体物理学中对能带结构的核心定义与分类原理，主要参考高权威性文献及补充性说明。