能帶結構英文解釋翻譯、能帶結構的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 band structure

分詞翻譯：

能的英語翻譯：

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

帶的英語翻譯：

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

結構的英語翻譯：

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

專業解析

在固體物理學中，能帶結構（Band Structure）是描述晶體中電子能量與其動量（通常用波矢k 表示）之間關系的核心概念。它決定了材料的電學、光學和熱學等性質，是區分導體、半導體和絕緣體的理論基礎。

詳細解釋：

基本定義與物理圖像：
- 在孤立原子中，電子占據分立的、量子化的能級。
- 當大量原子規則排列形成晶體時，原子間的相互作用導緻原本分立的原子能級發生展寬，形成一系列能量上準連續的能帶（Energy Bands）。
- 這些能帶之間可能存在禁帶（Band Gap），即電子不能占據的能量區間。
- 能帶結構圖就是描繪電子能量 E 隨其波矢k（在倒格子空間或布裡淵區内）變化關系的圖譜。它直觀地展示了允許電子占據的能帶（允帶）和禁止電子占據的能隙（禁帶）在動量空間的分布。
關鍵組成部分：
- 能帶（Energy Bands）：由大量密集的能級組成的能量範圍，電子可以占據這些狀态。每個能帶來源于原子中特定的能級（如s帶、p帶、d帶）。
- 禁帶/帶隙（Band Gap）：位于允帶之間的能量區域，該區域内沒有允許的電子态。帶隙寬度（E_g）是區分材料類型的關鍵參數：
  - 導體（金屬）：最高占據能帶（價帶）未被電子填滿，或者價帶與上方空帶（導帶）有重疊，不存在帶隙或帶隙為零。電子容易獲得能量躍遷到空态，導電性好。
  - 半導體：存在明顯的帶隙（通常在0.1 eV 到 ~3 eV），價帶被電子填滿，導帶為空。在室溫下，少量電子可通過熱激發從價帶躍遷到導帶，産生有限的導電性。
  - 絕緣體：帶隙很大（通常 > 3-4 eV），價帶完全填滿，導帶完全為空。電子很難獲得足夠能量跨越帶隙，導電性極差。
- 價帶（Valence Band）：在絕對零度下，被電子完全填滿的最高能帶。
- 導帶（Conduction Band）：緊鄰價帶上方的最低空能帶（或部分填充的能帶）。電子進入導帶後可以自由運動參與導電。
- 費米能級（Fermi Level, E_F）：在絕對零度時，電子占據态與未占據态的分界能量。它在能帶結構圖中的位置決定了材料的導電類型和載流子濃度。
能帶結構的計算與描述：
- 能帶結構可以通過求解晶體中電子運動的薛定谔方程得到，常用的近似方法有近自由電子近似和緊束縛近似。
- 由于晶體的周期性，電子的波函數是布洛赫波：$psi_k(r) = u_k(r) e^{i k cdot r}$，其中 $u_k(r)$ 是與晶格同周期的函數。
- 能帶結構通常在第一布裡淵區（First Brillouin Zone）内繪制，因為其具有完整的對稱性。布裡淵區是倒格子空間中的原胞。
- 圖中會标出高對稱點（如Γ, X, K, L等）和連接它們的路徑（如Γ-X, Γ-K等），能量 E 沿這些路徑隨k 變化。

漢英對照關鍵術語：

能帶結構 - Band Structure
能帶 - Energy Band
禁帶 / 帶隙 - Band Gap
價帶 - Valence Band
導帶 - Conduction Band
費米能級 - Fermi Level (E_F)
波矢 - Wave Vector (k)
布裡淵區 - Brillouin Zone
導體 - Conductor (Metal)
半導體 - Semiconductor
絕緣體 - Insulator
薛定谔方程 - Schrödinger Equation
布洛赫波 - Bloch Wave
近自由電子近似 - Nearly Free Electron Approximation
緊束縛近似 - Tight-Binding Approximation

權威參考來源：

Charles Kittel - Introduction to Solid State Physics (Wiley): 固體物理學的經典教材，對能帶理論有系統且基礎的講解。 (來源：Kittel, C. (2005). Introduction to Solid State Physics (8th ed.). Wiley.)
Neil W. Ashcroft & N. David Mermin - Solid State Physics (Cengage Learning): 另一本廣受推崇的教材，對能帶概念和計算方法有深入闡述。 (來源：Ashcroft, N. W., & Mermin, N. D. (1976). Solid State Physics. Holt, Rinehart and Winston.)
黃昆，韓汝琦 - 《固體物理學》 (高等教育出版社): 國内權威的固體物理教材，對能帶理論有清晰的中文論述。 (來源：黃昆，韓汝琦. (1988). 固體物理學. 高等教育出版社.)
線上資源 - HyperPhysics Concepts (Georgia State University): 提供清晰的概念解釋和圖示。 (來源：Nave, C. R. (2024). Band Theory of Solids. HyperPhysics. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/band.html) (注：此鍊接為示例性常用物理教育網站鍊接，實際訪問請确認有效性)
學術數據庫 - arXiv.org: 可查找關于能帶結構計算（如密度泛函理論DFT）的最新研究論文。 (來源：arXiv.org e-Print archive. https://arxiv.org/) (注：此為預印本平台鍊接)

網絡擴展解釋

能帶結構是固體物理學中描述材料中電子能量分布的核心概念，以下是詳細解釋：

一、定義與形成原因

能帶結構指晶體中電子允許占據的能量範圍及分布形式，由原子周期性排列引起的電子波衍射形成。當單個原子的分立能級（如原子軌道）在固體中因原子間相互作用擴展成連續能帶時，便形成能帶結構。

二、主要組成部分

價帶（Valence Band）
- 電子在基态時占據的能帶，能量最高處稱為價帶頂（VBM）。
導帶（Conduction Band）
- 未被電子填滿或可自由移動的能帶，能量最低處稱為導帶底（CBM）。
禁帶（Band Gap）
- 價帶頂與導帶底之間的能量間隙，決定材料導電性：
  - 金屬：禁帶寬度≈0（能帶重疊）
  - 半導體：禁帶寬度1-3 eV
  - 絕緣體：禁帶寬度>9 eV

三、物理意義

通過能帶結構可判斷材料特性：

電子從價帶躍遷到導帶時産生導電性
半導體需外界激發（如光照）使電子跨越禁帶
空晶格模型顯示能帶在布裡淵區邊界分裂形成能隙

四、數學表達示例

自由電子近似下的能帶公式：
$$ E(k) = frac{hbar k}{2m} $$ 其中$k$為波矢，$m$為電子質量，$hbar$為約化普朗克常數。

以上内容綜合了固體物理學中對能帶結構的核心定義與分類原理，主要參考高權威性文獻及補充性說明。