FJV3104RMTF能带理论虽然是基于无机固体材料建立的,但也可以用来解释有机材料的电子能级分布及其行为过程。在有机材料中,通过σ键将许多原子结合在一起。由于σ键中成键电子被牢牢地定域在碳原子上,不能引起轨道重叠及向外扩展,造成较大能隙,因此σ电子对导电过程没有贡献。正是由于这一原因,饱和有机化合物是电的绝缘体。在非饱和有机化合物中,由于分子之间冗轨道的相互作用,使电子有一定的离域性,因此材料可能具有导电性及具有可见光区域的光物理特性。例如,聚乙炔是由碳氢元素组成的不饱和烃,在碳原子中除了sp2杂化轨道相互作用构成分子骨架的σ键外,

未杂化的p~,轨道含有一个电子,其电子云与左右相邻碳原子的pz轨道互相平行,电子云重叠就形成了一个冗键。根据能带理论,一个长度为L=肠的简单晶格α是原子总数,曰是原子之间的距离),其能带简并度为Ⅳ。泡利不相容原理认为,在一个能级轨道中要填充两个自旋方向相反的电子,体系的能量最低。如果每个原子只提供一个电子,如聚乙炔中的冫电子,则能带中就会有一半为空置的。可以预测,在一个诸如聚乙炔等线型聚合物中存在许多共平面的pz轨道,每个轨道都会对连续的π价带体系提供一个电子,这种情形与能带半充满的一维金属类似,材料表现出导电性。以化学术语来描述,由单双键交替出现的共轭结构中,相互平行的pz电子形成成键轨道<相当于价带)和反键轨道矿(相当于导带)。电子填充在冗轨道上,因为可以离开原来的原子形成离域,使材料具有导电特性。图2,12是聚乙

炔分子的电子结构示意图,根据能带理论,聚乙炔中的最高成键轨道o轨道)和最低反键轨道oⅡ轨道)分别构成了材料的价带和导带,较小的能隙(约为1.5eV)和离域电子的存在,使材料表现出半导体特性。