안녕하세요 김동민 입니다.

질문하신 내용 답변 드리겠습니다.

질문하신 내용을 정리해보자면 Energy band가 Split 되어
Conduction band와 Valance band를 형성하는 과정에 대한
질문인 것으로 생각 됩니다.

원자 간 거리가 가까워지면서 공유결합을 이루게 되고, 그에 따라
양쪽 원자에 의해 구속된 전자 (공유된 전자)가 Energy적으로 안정해 지면서
Valance band를 채운다는 말은 이해를 하셨다고 하셨으니, 그 이후의
내용들에 대해서 설명 드리겠습니다.

정확한 표현은 아니지만 한 개의 원자당 팔이 8개가 있다고 생각하신다면
조금 더 이해가 쉽게 되실것 같습니다.

사방에서 다가오는 원자들과 공유결합을 하기 때문에, 순수한 Si들 끼리
공유결합을 하게 되면 원래 4개의 팔은 전자와 결합하고 있고, 다른 4개의
팔은 state와 연결되어 있었지만, 공유결합을 하면서 모든 8개의 팔을
전자와의 결합에 사용하고 state들 과의 결합은 약해지게 된다.
(마치 가볍게 몸에 줄로 묶어 놓은 것 처럼)

라고 이해해 보시면 Valance band와 Conduction band의 split을 조금 더
쉽게 이해하실 수 있을 것 입니다.

1번 질문의 한쪽 원자에 구속된 state는 정확히 말하자면
P-type doping에 따른 acceptor level을 의미 합니다.
사방에서 다가온 원자들에 의해서 8개의 팔을 모두 사용했어야 하는데,
7개의 전자와 1개의 state가 주변에 존재하기 때문에 여전히 1개의 팔은
state와 연결이 되어 있는 것 입니다.

다만 Acceptor level이 Valance band 위에 존재하는 이유는 전자가 채워져
있지 않기 때문입니다. 전자가 채워져 있어야 더 Energy적으로 안정해
지기 때문입니다. 비어있는 바구니와 물건이 채워져 있는 바구니, 둘 중
어느 것이 더 무거우냐와 비슷한 맥락입니다.
(이론적으로 동일한 내용은 아닙니다.)

2번 질문은 1번 질문의 연장선 인 것으로 보입니다.
앞서의 설명으로 Acceptor level이 Valance level위에 존재하는 이유를
설명 드렸으므로, 이번에는 Donor level이 Conduction band 아래에 존재하는
이유를 설명 드리겠습니다.

앞서 설명 드린바와 같이 8개의 팔을 생각해 보겠습니다.
원래 팔이 8개 밖에 없기 때문에 내 주변에 있는 8개의 전자와만 결합을
할 수 있는데, 원래 내가 가지고 있던 전자가 5개이고, 주변에서 공유하자고
가지고 온 전자가 4개 입니다.
기본적으로 공유하자고 가지고 온 전자들과의 결합을 우선적으로 하지만
내가 가지고 있던 5개의 전자를 모두 포기하지도 못하는 것 입니다.
그래서 8개의 팔을 이용하여 주변 전자 8개와 공유결합을 하고
남는 1개의 전자는 가볍게 줄을 이용해서 내 몸에 묶어 놓았다.
라고 생각하시면 그림이 그려지실 것 같습니다.

손으로 움켜쥐고 있지 않고 줄로 묶여 있기 때문에 Energy적으로 State와
거의 비슷해 지지만, 그래도 전자가 자리를 잡고 있으므로 state보다는
Energy적으로 안정하기 때문에 Conduction band 아래쪽에 Energy level이
존재하는 것 입니다..

이해를 돕기 위해 이론적인 내용보다는 예시를 통한 설명을
중점으로 답변 드렸습니다.

이해에 도움이 되었기를 바라겠습니다.

혹시 추가적인 질문이 있으시다면 다시 한번 말씀 부탁 드립니다.

그럼 남은 강의도 열심히 수강하시어 좋은 결과 있으시길 바라겠습니다.

감사합니다.