平带电势

在半导体物理学中，平带电势（flat band potential）定义了半导体与电解质或p-n结界面处不存在耗尽层的电势。这是由于电解质的氧化还原费米能级必须等于半导体的费米能级此外，它还用于中以确定半导体-电解质结的电容，并对光電化學電池的光电流起作用。

半导体物理背景
在半导体中，价电子位于能带中。根据能带理论，电子要么位于价带（低能量），要么位于导带（高能量），两者之间由能隙隔开。通常，电子将遵循费米-狄拉克分布占据不同的能级；对于高于费米能级E_f的能级，占据率极小。低能级的电子可以通过热激发或光电激发跃迁到高能级，并在其留下的能带中留下带正电的空穴。由于净电荷守恒，（纯）半导体中的电子浓度(n)与质子或空穴浓度（p）必须始终相等。可以通过掺杂来增加这些浓度：n型掺杂增加电子浓度，而p型掺导增加空穴浓度。这也会影响电子的费米能级：n型掺杂意味着更高的费米能级，而p型掺杂意味着更低的能级。在半导体的n型区和p型区界面处，会发生能带弯曲。由于各区域电荷分布不同，会感应出电场，从而在界面处形成所谓的耗尽层。类似的界面也出现在（掺杂）半导体与其他材料（如金属/电解质）的结界处。抵消这种能带弯曲的一种方法是对系统施加电势。该电势即为平带电势，定义为使导带和价带变平时的施加电势。

参考