能帶理論及其應(yīng)用(參考版)
2024-08-27 00:17本頁面
【正文】 所以石墨烯的價帶是滿帶，導(dǎo)帶全空，費米面在價帶和導(dǎo)帶相交定點處，說明石墨烯是一帶隙為零的半導(dǎo)體。 在石墨烯中，進一步可以考慮費米面能級附近有主要貢獻的 pz電子。 26 石墨烯的電子能帶理論 在碳形成晶體時，四個價電子緊緊地束縛在離子周圍，因為各原子核對電子的束縛作用強，晶體中的電子狀態(tài)和孤立原子之間的差別不是特別明顯。 )( mRrV ?? ?V?注： 25 石墨烯是由碳六元環(huán)組成的二維周期蜂窩狀點陣結(jié)構(gòu)， 如圖 1 所示。 ? 這種模型適合于原子間距比較大，價電子波函數(shù)重疊很少的晶體，或晶體中束縛比較緊的內(nèi)層電子。 22 金屬（導(dǎo)體）、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶模型 ? 能帶模型如圖 23 三、石墨烯能帶結(jié)構(gòu)的緊束縛近似計算 緊束縛近似 ? 認為原子結(jié)合成晶體后 ， 其價電子仍束縛在原子周圍 ， 基本保持原子狀態(tài)特征 ，其他原子的影響很弱看成是微擾 。 （ b） 滿帶與空帶有較少重疊 ， 只有少量電子從滿帶轉(zhuǎn)移到空帶 ， 導(dǎo)電性能比普通金屬差 ， 稱為半金屬 。 ? （ 2） 每個原胞有偶數(shù)個價電子時 ， 可填滿一個或幾個能帶 。 這種晶體應(yīng)是導(dǎo)體 。 由于一個能帶能容納 2N個電子 。 滿帶電子不導(dǎo)電 ， 只有不滿帶的電子才導(dǎo)電 。 與 作為空穴的波矢與速度。 電流密度 ? 只有 處 無電子 ， 故求和不包括 。 ???? edtkd ??)(kv ?? k?19 電子與空穴 ? 1． 近滿帶中的電流 在近滿的能帶中 ， 大部分狀態(tài)被電子占據(jù) ， 只有少量狀態(tài)是空的 。 ? （ b）當電子運動時，受到晶格振動、雜質(zhì)和缺陷的散射，達到一個穩(wěn)定的不對稱分布，不再振蕩。 )(kE?kv vkk kk18 ? （ 2） 能帶不滿 能帶部分狀態(tài)被電子占據(jù) ， 在電場作用下 ， 整個電子分布向電場反方向移動 。 由于 的周期性 ， 使得整個能帶電子分布無變化 。所以 和 兩個狀態(tài)中的電子產(chǎn)生的電流相抵消，不產(chǎn)生宏觀電流。 16 二、導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 用能帶理論可以說明晶體為什么可以區(qū)分為導(dǎo)體 、絕緣體與半導(dǎo)體 . 能帶的填充與導(dǎo)電性 ? 1． 沒有外電場時 無外電場時，能帶中電子的分布是對稱的， 和 狀態(tài)的電子數(shù)相等。 ） 15 E(k)圖與能帶 202f x( )g x( )h x( )k x( )1 5 . 79 . 4 2 xk)(kEa?a?2a?3a??a?2?a?3?1 2 3 4 能帶 禁帶 內(nèi)層電子的能帶較
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