在半导体物理中，能带弯曲通常发生在半导体的表面、异质结界面（如 p-n 结）、或是金属与半导体的接触面上。
能带之所以会弯曲，根本原因可以归结为一句话：为了达到热力学平衡，载流子（电子和空穴）发生重新分布，产生了内建电场，而电场导致了电势的变化，最终体现在电子势能（即能带）的起伏上。
具体的过程可以分为以下几个关键步骤来理解：
1. 费米能级必须拉平
在热力学中有一个基本原则：当系统处于热平衡状态时，整个系统的化学势必须处处相等。在固体物理中，电子的化学势就是费米能级 (EF)。
就像两个连通的水池，水面最终一定要相平一样。当两块费米能级不同的材料接触时（或者半导体内在区域与表面状态之间），为了达到平衡，整个系统的费米能级必须在一条水平线上。
2. 电荷转移与空间电荷区的形成
为了让费米能级拉平，电子会自发地从费米能级较高（能量较高）的区域，流向费米能级较低的区域。
当电子离开原来的区域时，会留下带正电的、不可移动的电离杂质（如施主离子）。
当电子到达新的区域时，会与那里的空穴复合，或者被表面态捕获，形成带负电的区域。
这种电荷的转移打破了原本局部的电中性，在界面附近形成了一个存在净电荷的区域，也就是空间电荷区（耗尽层）。
3. 内建电场的产生
正电荷区和负电荷区的分离，必然会在界面处产生一个从正电荷指向负电荷的内建电场。电场的存在，意味着在空间上存在着静电电势 (V) 的梯度变化（即电势差）。
4. 势能变化导致“能带弯曲”
在能带图中，纵坐标代表的是电子的能量 E。电子的电势能与其所处的静电电势 V 之间的关系是：E=-eV。其中 e 是元电荷量，为正值。负号表示电子带负电，电势越高的反方电子势能越低。
因为界面处存在连续变化的静电电势 V，导带底 (Ec) 和价带顶 (Ev) 加上了这部分随空间变化的附加势能，不再是一个平坦的直线。在能量-空间坐标图上画出来，原本平直的能带就“弯曲”了。
常见的能带弯曲场景
p-n 结界面：n 型半导体电子多且费米能级高，p 型相反。接触后，电子从 n 向 p 扩散。n 区失去电子带正电（电势升高，电子势能降低，能带向下弯曲），p 区得到电子带负电（电势降低，电子势能升高，能带向上弯曲）。
半导体表面：半导体的晶格在表面突然中断，会产生“表面态”（悬挂键等局部能级）。如果表面态捕获了体内的电子而带负电，表面电势就会降低，导致靠近表面的能带整体向上弯曲。
外加偏压（MOS 结构）：在金属-氧化物-半导体（MOS）结构中，通过在金属栅极上施加外部电压，可以人为地改变半导体表面的电势，强制表面能带发生弯曲，这正是现代计算机芯片中场效应管（MOSFET）控制电流开关的核心原理。
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