固體物理要點總結(參考版)
2024-10-31 11:42本頁面
【正文】 克龍尼克 ——潘納模型 上世紀三十年代克龍尼克 ——潘納提出晶體勢場模型：由方形勢阱勢壘周期排列組成，每個勢阱的寬度是 c，相鄰勢阱之間的勢壘寬度為 b，晶體勢的周 期是 a=b+c，勢阱的勢能為零，勢壘的高度為 V0 克龍尼克 ——潘納模型的研究意義 能嚴格求解，可以證實在周期場中運動的粒子的許可的能級形成能帶，能帶之間不許可的能范圍是禁帶 此模型有多方面的適應性，經過適當修正以后可用于討論表面態(tài)、合金能帶、以及近十年來發(fā)展起來的人造多層薄膜晶格的能帶 167。 功函數和接觸電勢 熱電子發(fā)射和功函數 金屬中電子勢阱高度為 ? ——正離子的吸引 ——電子從外界獲得足夠的能量，有可能脫離金屬 ——產生熱電子發(fā)射電流 熱電子發(fā)射：電子從外界獲得熱能逸出金屬的現(xiàn)象 不同金屬中電子的平衡和接觸電勢 ——任意兩塊不同的金屬 A 和 B 相互接觸，由于兩塊金屬的費米能級不同，相互接觸時發(fā)生電子交換，達到平衡后，在兩塊金屬中產生了接觸電勢差 ——接觸電勢差來源于兩塊金屬的費米能級不一樣高 ——電子從費米能 級較高的金屬流向費米能級較低的金屬 —— 達到平衡時，兩塊金屬的費米能級相同，接觸電勢差補償了原來兩塊金屬的費米能級差 接觸電勢差的研究意義 不同金屬接觸后產生電勢差現(xiàn)象，是一個重要的固體基礎理論 可以討論金屬之間的界面性質，是熱電偶測量溫度的原理 167。 167。 能態(tài)密度和費密面 1. 能態(tài)密度函數 固體中電子的能量由一 些準連續(xù)的能級形成的能帶 , 能量在 E~E+?E 之間的能態(tài)數目 ?Z 2. 費米面 固體中有 N 個自由電子，按照泡利原理它們基態(tài)是由 N 個電子由低到高填充的 N 個量子態(tài) 晶體中的電子 滿帶 —— 電子占據了一個能帶中所有的狀態(tài) 空帶 —— 沒有任何電子占據（填充）的能帶 導帶 —— 一個能帶中所有的狀態(tài)沒有被電子占滿 即不滿帶，或說最下面的一個空帶 價帶 —— 導帶以下的第一個滿帶，或最上面的一個滿帶 禁帶 —— 兩個能帶之間，不允許存在的能級寬度，或帶隙 單電子的能級由于周期性勢場的影響而形成一系列的準連續(xù)的能帶， N 個電子填充這些能帶中最低的 N 個狀 態(tài) 半導體和絕緣體 電子剛好填滿最低的一系列能帶，形成滿帶，導帶中沒有電子 , 半導體帶隙寬度較小絕緣體帶隙寬度較寬 ~ 10 eV ~ 1 eV 金屬 電子除了填滿一系列的能帶形成滿帶，還部分填充了其它能帶形成導帶 電子填充的最高能級為費密能級，位于一個或幾個能帶范圍內 在不同能帶中形成一個占有電子與不占有電子區(qū)域的分解面 —— 面的集合稱為費密面 第七章 固體電子論基礎 自由電子模型 : 不考慮電子與電子、電子與離子之間的相互作用 特魯德 —洛倫茲金屬電子論 ——平衡態(tài)下電子具有確定平均速度和平均自 由程 .電子氣體服從麥克斯韋 —玻爾茲曼統(tǒng)計分布規(guī)律，對電子進行統(tǒng)計計算 , 得到金屬的直流電導、金屬電子的弛豫時間、平均自由程和熱容 經典電子論的成就 解釋金屬的特征 ——電導、熱導、溫差電、電磁輸運等 量子力學對金屬中電子的處理 索末菲在自由電子模型基礎上，提出電子在離子產生的平均勢場中運動，電子氣體服從費米—狄拉克分布 ——計算了電子的熱容，解決了經典理論的困難 167。 離子晶體導電性就是由于熱缺陷在外電場作用下的運動引起的。對于堿鹵化合物晶體，依賴于溫度和樣品的純度，典型的電阻率在 102～ 108??cm 之間。 167。其本質實際是粒子的無規(guī)則的布朗運動，晶體中的擴散是指粒 子在晶體中的遷移過程 晶體的擴散：外來雜質原子在晶體中的擴散；基質原子在晶體中的擴散，即自擴散。 常見的熱缺陷：弗侖克爾缺陷，肖特基缺陷 167。 空位、間隙原子的運動和統(tǒng)計平衡 點缺陷 點缺陷概念：在格點附近一個或幾個晶格常量范圍內的一種晶格缺陷，如空位、填隙原子、雜質等。刃位錯的位錯線與滑移方向垂直，螺旋位錯的位錯線與滑移方向平行。好像原子所處位置 “有了錯誤 ”，這種線缺陷就是位錯，這條線稱為位錯線。 167。晶粒間界內原子排列的結構比較疏松，原子比較容易沿晶粒間界擴散。 多晶體和晶粒間界 晶粒間界：晶粒之間的交界地區(qū)稱為晶粒間界。 二、缺陷的分類 晶體缺陷： 結構缺陷：指沒有雜質的具有理想的化學配比的晶體中的缺陷，如空位、填隙原子、位錯。所以對晶體中缺陷的研究是十分必要的。 晶體中缺陷的種類很多，從而影響著晶體的力、熱、電、光等性質 ,影響的原因是多種多樣
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