conduction band

conduction band（伝導帯）は、固体物理学や材料科学において、電子が自由に移動して電気を流すことができるエネルギー領域を指します。この概念は、物質が導体であるか、半導体であるか、あるいは絶縁体であるかを決定づける極めて重要な要素です。

エネルギー構造と電気伝導

物質内の電子は、valence band（価電子帯）と呼ばれる領域に満たされていますが、ここにある電子は結合に拘束されており、そのままでは電流を流すことができません。電子が外部からエネルギーを得て、band gap（エネルギーギャップ）を飛び越えてconduction bandに到達すると、電子は自由電子として振る舞い、電界に応じて移動できるようになります。したがって、conduction bandに電子が存在する量が多いほど、その物質の電気伝導性は高くなります。

半導体における役割

特に半導体においては、このconduction bandへの電子の移行を制御することが重要です。例えば、不純物を添加するドーピングを行うことで、conduction bandに電子を供給しやすくしたり、逆にvalence bandに正孔（ホール）を作ったりすることで、電気的な特性を精密に調整します。これにより、現代のコンピューターに不可欠なトランジスタやダイオードなどのデバイスが実現しています。