যোজনী ও পরিবহন ব্যান্ড

কঠিন-অবস্থার পদার্থবিজ্ঞানের ভাষায়, যোজনী ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যান্ড হচ্ছে ফার্মি লেভেলের সবচেয়ে কাছের ব্যান্ড এবং কঠিন পদার্থের বৈদ্যুতিক পরিবাহীতার নির্ধারক। অধাতুর ক্ষেত্রে, যোজনী ব্যান্ড হলো ইলেকট্রনের শক্তির সর্বোচ্চ রেঞ্জ বা পাল্লা যেখানে ইলেকট্রন সাধারণত পরমশূণ্য তাপমাত্রায় বিদ্যমান থাকে, অন্যদিকে পরিবহণ ব্যান্ড হলো ফাঁকা ইলেকট্রনিক অবস্থার সর্বনিম্ন পাল্লা। কোনো উপাদানের ইলেকট্রনিক ব্যান্ড গঠন এর গ্রাফ থেকে যোজনী ব্যান্ডের অবস্থান ফার্মি লেভেলের নিচে আর পরিবহণ ব্যান্ডের অবস্থান ফার্মি লেভেলের উপরে দেখা যায়।

ধাতুর বেলায় যোজনী ও পরিবহণ ব্যান্ডের মাঝে তেমন পার্থক্য দেখা যায়না।কারণ এক বা একাধিক আংশিক পূর্ণ যেসব ব্যান্ডে যোজনী ও পরিবহণ ব্যান্ডের বৈশিষ্ট্য দেখা যায় সেসব ব্যান্ডেই পরিবহণ সম্পন্ন হয়।

 ব্যান্ড ব্যবধান 

অর্ধপরিবাহী ও অপরিবাহীতে দুইটি ব্যান্ডের মাঝে একটা ব্যবধান থাকে কিন্তু অর্ধধাতুতে ব্যান্ডগুলো একটার উপর আরেকটা অবস্থান করে। ব্যান্ড ব্যবধান হচ্ছে  কঠিন পদার্থে বিদ্যমান এক প্রকার শক্তিপাল্লা বা এনার্জি রেঞ্জ যেখানে কোনো ইলেকট্রনিক অবস্থা বিরাজ করতে পারে না। এর পিছনে শক্তির কোয়ান্টাইজেশন দায়ী। যোজনী ব্যান্ড থেকে ইলেকট্রনের উত্তেজিত হয়ে পরিবহন ব্যান্ডে চলে যাবার সম্ভাব্যতাই মূলতঃ অধাতুর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাকে নির্ধারণ করে।

 বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা 
Image: Semiconductor band structure (lots of bands 2).svgSemiconductor band structure বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ও অর্ধপরিবাহী দেখতে পারেন, ব্যান্ড গঠন সম্পর্কে আরও বিস্তারিত জানতে। 

কঠিন পদার্থের বেলায়, ইলেকট্রনের চার্জ বাহক হবার সামর্থ্য নির্ভর করে ভ্যাকেন্ট বা ফাঁকা ইলেকট্রনিক অবস্থার উপস্থিতির উপর। এর ফলে যখনই কোনো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়, ইলেকট্রনগুলো তাদের শক্তি বৃদ্ধি করতে পারে । একইভাবে, প্রায় পূর্ণ যোজনী বান্ডগুলোর হোলগুলো (শূণ্য অবস্থা) পরিবাহিত হতে পারে।

কোনো কঠিন পদার্থের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা নির্ভর করে এর যোজনী ব্যান্ড থেকে পরিবহন ব্যান্ডে ইলেকট্রন প্রবাহের সামর্থ্যের উপর। স্বভাবতই অর্ধধাতুর ওভারল্যাপিং অঞ্চলের জন্য এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা অনেক বেশি থাকে। যদি কোনো ছোট ব্যান্ড ব্যবধান (Eg) থাকে, সেক্ষেত্রে যোজনী ব্যান্ড থেকে পরিবহন ব্যান্ডে ইলেকট্রন প্রবাহ শুধুমাত্র তখনই হবে যখন কোনো বাহ্যিক শক্তি  ( যেমনঃ তাপীয়) প্রয়োগ করা হবে। এই ছোট  Eg গুলোর গ্রুপকে   অর্ধপরিবাহী বলা হয়। যদি  Eg এর মান যথেষ্ট বড় হয়, তবে যোজনী ব্যান্ড থেকে পরিবহন ব্যান্ডে ইলেকট্রনের প্রবাহ স্বাভাবিক পরিস্থিতিতে নগণ্য বলে বিবেচিত হবে। এক্ষেত্রে Eg গুলোর গ্রুপকে অপরিবাহী বলা হয়।

অর্ধপরিবাহীতেও হালকা পরিবাহিতা দেখা যায় তাপীয় উত্তেজনার জন্য। কিছু ইলেকট্রন যথেষ্ট শক্তি সঞ্চার করে একবারে ব্যান্ড ব্যবধান অতিক্রম করে ফেলে। আর একবার যদি তারা পরিবহন ব্যান্ডে পৌঁছাতে পারে, তখন তারা যেমন বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে তেমনি তাদের যোজনী ব্যান্ডে ফেলে যাওয়া হোলগুলোও বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে। হোল হচ্ছে এক প্রকার ফাঁকা অবস্থা যা যোজনী ব্যান্ডের ভিতরে ইলেকট্রনকে স্বাধীনতার মাত্রা প্রদান করতে সাহায্য করে। 

আরও দেখুন 
বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা
ফার্মি সী (ফার্মি সমুদ্র)
অর্ধপরিবাহী
হোমো/লুমো
ভ্যালিট্রনিক্স (ভ্যালিট্রনিক্স)

 তথ্যসূত্র 

বাহ্যিক যোগসূত্র 
Direct Band Gap Energy Calculator

বিষয়শ্রেণী:ইলেকট্রনিক ব্যান্ড কাঠামো