大學(xué)物理m固體中的電子(已修改)
2025-01-25 19:37 本頁面
【正文】 1 第三章 固體中的電子 (Electrons in Solids) 主要內(nèi)容： 固體的能帶結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體 2 167。 固體的能帶 (Energy Bands in Solids) 晶體 準(zhǔn)晶體 非晶體 固體 晶體結(jié)構(gòu)＝點陣＋基元 ⒈ 能帶的由來 3 晶體結(jié)構(gòu)＝點陣＋基元 X射線衍射極大的方向 ， 對應(yīng)于 X射線在一組晶面上反射后干涉相長的方向： 對實驗結(jié)果的解釋： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 晶面 d 晶面間距 掠射角 2 si n ( 1 , 2 , 3 , )d k k?? ??——布拉格 ()公式 XRD of [001] textured PMN–32PT 4 晶格衍射圖樣 5 周期性勢場和電子的共有化 例：價電子在 Na+ 的電場中的勢能特點 一維晶體點陣形成的周期性勢能函數(shù)曲線 EP r + + + + + r E + d E ? 電子能量 E 低，穿過勢壘概率小，共有化程度低 ? 電子能量 E 高，穿過勢壘概率大，共有化程度高 6 先看兩個原子的情況 . Mg Mg 根據(jù)泡利不相容原理 ， 原來的能級已填滿不能再填充電子 1s 2s 2p 3s 3p 1s 2s 2p 3s 3p ——分裂為兩條 7 ?各原子間的相互作用 ?原來孤立原子的能級發(fā)生分裂 ?若有 N個原子組成一體 ，對于原來孤立原子的一個能級 ， 就分裂成 N條靠得很近的能級 ， 稱為能帶 （ energy band） 8 ?能帶的寬度記作 ?E， ?E ～ eV 的量級 ?若 N~1023， 則能帶中兩相鄰能級的間距約為 10–23eV。 9 原子間的相互作用 ? 原子能級分裂成能帶 . 1s 2s 2p 10 ⒉ 電子對能帶的填充 ——服從泡利不相容原理和能量最低原理 . ⑴ 滿帶 (filled band)——所有量子態(tài)都被電子占據(jù)的能帶 . ⑵ 空帶 (empty band)——所有量子態(tài)都沒有被電子占據(jù)的能帶 . ⑶ 價帶 (valence band)——由原子中價電子能級分裂成的能帶 . 價帶可能是滿帶 (例如金剛石 )， 也可能不是滿帶(例如堿金屬 ). 11 能帶理論 指出： 若電子處于未被填滿的能帶中 ，則在外電場作用下 ， 電子可以躍入能帶中較高的空能級 ， 從而參與導(dǎo)電 . 通常 ， 未被填滿的價帶是導(dǎo)帶；位于滿帶上方的空帶 ， 在外界 (光 、 熱等 )激發(fā)下 ， 會有電子躍入 ， 也稱為導(dǎo)帶 . ⑷ 導(dǎo)帶 (conduction band)——具有能導(dǎo)電的電子的最高能帶 . ⑸ 禁帶 (forbidden band)——兩相鄰能帶間 ，不能被電子占據(jù)的能量范圍 . 12 禁帶 空帶 (導(dǎo)帶 ) 禁帶 滿帶 價帶 (滿帶 ) 能帶分布：
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