固體電子輸運理論ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 18:38 本頁面
【文章內容簡介】 則有在外加電場下對球形費米面如取電場方向為 k方向，則有?為 k和 k’之間的夾角寫成積分形式167。 聲子散射有關的 電阻率隨溫度的變化故電阻率不僅與躍遷幾率有關，還涉及（ 1cos?）的權重因子很明顯小角度的散射對產生電阻幾乎沒有貢獻，起重要作用的則是大角度散射，它使電子沿電場方向的速度有大的改變。由前面得分析看到，電子和格波的一個簡正模（即一個聲子）相互作用導致電子從 k態(tài)到 k’態(tài)的躍遷，其躍遷幾率正比于該格波振幅的平方對 所描述的格波模晶格中每個原子的振動動能對時間平均后得到N個原子總的振動動能為可見，振幅的平方與相應格波模的能量相聯(lián)系，用聲子語言，則是比例于相應的聲子數(shù)頻率為 ?的格波的聲子數(shù)按德拜模型，總的聲子數(shù)為高溫低溫同時，高溫下涉及的聲子波矢較大， (1cos?)與溫度幾乎無關，因此，電阻率正比于溫度，即另外一方面，低溫下涉及的聲子波矢小，需要考慮 (1cos?)因子的影響布洛赫 格林艾森 T5定律更一般情況下電子受聲子的散射引起的電阻率為：A為材料有關的常數(shù)， M原子質量， ?D為德拜溫度高溫低溫意味著高溫時，因電－聲子相互作用引起的電阻率隨溫度降低而線性減小意味著低溫時，因電－聲子相互作用引起的電阻率按 T5關系隨溫度降低而減少稱為布洛赫 格林艾森公式167。 極化子 (polarons) 有關的電阻率電－聲子相互作用最通常的效應表現(xiàn)在電阻率對溫度的依賴關系上，電子被聲子所散射，溫度越高，存在的聲子就越多，散射也就愈加頻繁，因此，電阻率隨溫度升高而增加。電－聲子相互作用一個更為微妙的效應是在金屬和絕緣體中由于電子依附離子實而隨之運動，使得電子有效質量增大。電子以及與之相伴隨的晶格應變場的組合統(tǒng)稱為極化子電－聲子相互作用極化子的形成以離子晶體為例說明一個極化子的形成過程KCl形成彈性點陣 由于 K離子帶正電，如果傳導電子出現(xiàn)在 K離子附近意味著，在彈性點陣情況下， K或 Cl離子會因為同傳導電子之間的庫侖力作用而發(fā)生位移，即所謂的晶格應變同樣由于 Cl離子帶負電，當傳導電子經(jīng)過時，傳導電子和 Cl離子之間的庫侖排斥力作用使得 Cl離子遠離傳導電子彈性點陣則傳導電子和 K離子之間的庫侖吸引力作用，使得K離子向傳導電子靠近電子加上與之聯(lián)系的應變場稱為一個極化子離子的位移增大了電子的有效慣性，因此也就增大了它的有效質量，從而使得傳導電子的運動速度變緩 。在極端情況下，傳導電子自陷于應變場中，或者說傳導電子被因晶格畸變而產生的應變場所捕獲，成為束縛態(tài)電子 ?，F(xiàn)在所關心的是，電子如何從一個束縛態(tài)過渡到另一個束縛態(tài)極化子有關的電阻率高溫下，傳導電子借助于熱激活機理可以從一個束縛態(tài)過渡到另一個束縛態(tài) 高溫無外場時勢能曲線傳導電子越過勢壘向左和向右的幾率勢一樣的傳導電子右端勢壘高度由原來的 E0下降至而傳導左端 勢壘高度增至外場的作用使勢壘不再對稱因此，傳導越過 勢壘向右的凈幾率為而電阻率 在弱場或高溫下低溫 低溫下傳導電子借助隧穿機理而緩慢地通過晶體 三十年多前，基于極化子隧穿機理提出極化子輸運理論按照該理論，低溫（ kT2tp）下電阻率I. G. Lang and Yu. A Firsov, Sov. Phys. JEPT 16, 1301(1963)其中 tP是極化子跳躍積分， a為晶格常數(shù)， ?為馳豫率??光學聲子模的平均頻率， A?為常數(shù)，取決于裸帶寬和電－聲子耦合強度 低溫下只有低頻模式才對電阻率有貢獻，而高頻模式可忽略不考慮，因此， 其中 ?s為軟光學模式的平均頻率，C為正比于極化子有效質量的常數(shù) 167。 電子 電子相互吸引作用的簡單模型1950年弗烈里希 (Frolich)指出：電子 聲子相互作用能把兩個電子耦合在一起，這種耦合就好像兩個電子之間有相互作用一樣
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