晶體中電子的平均速度和加速度金屬半導(dǎo)體和絕緣體-文庫(kù)吧資料
2025-01-02 05:08本頁(yè)面
【正文】 emdtkvdkk??????????????????????外電場(chǎng) 第 29 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 29 也是空穴的加速度，所以說(shuō)明： dtkvd )(??由于 hm正電荷 e的粒子 。 半導(dǎo)體的近満帶中未被電子占據(jù)的量子態(tài)稱(chēng)為空 穴。 22npns第 26 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 26 第 27 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 27 四、空穴 對(duì)于半導(dǎo)體，由于熱激發(fā)，使得満帶頂部的電子躍遷到空帶，使原來(lái)的満帶和空帶都成為導(dǎo)帶。 半導(dǎo)體 禁帶較窄，熱激發(fā)使満帶和空帶都成為導(dǎo)帶。 電子態(tài)之間有強(qiáng)烈的交迭，產(chǎn)生為禁帶隔開(kāi)的二個(gè)能帶每個(gè)帶有 4N個(gè)能級(jí)。 第 25 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 25 ? 對(duì) C, Si, Ge等 , 半導(dǎo)體。 但實(shí)驗(yàn)指出，鎂及其它堿土族晶體都是金屬，為什么？ 這是由于它的 3s能帶和較高的能帶有交迭的現(xiàn)象。 第 24 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 24 ? Ba、 Mg、 Zn等二價(jià)元素， 雖然每個(gè)原胞有偶數(shù)個(gè)電子 , 由于晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，各方向上帶寬不等的能帶產(chǎn)生重迭 , 形成一個(gè)更寬的能帶，它可包含幾個(gè)布里淵區(qū)，因而可填充比 2N更多的電子，結(jié)果使能帶不完全充滿，因而也 是導(dǎo)體。 第 23 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 23 ? 對(duì) Li,Na,K等 堿金屬 , 每原子含一個(gè)價(jià)電子 、體心立方布拉菲晶格、每個(gè)原胞只有一個(gè)價(jià)電子，整個(gè)晶體中的價(jià)電子只能填満半個(gè)價(jià)帶，它們是導(dǎo)體； 例如：對(duì)于 Na金屬：每個(gè)原子 11個(gè)電子，電子組態(tài)為： 1622 3221 spss ,N個(gè)原子組成晶體時(shí)， 3s能級(jí)過(guò)渡成能帶，能帶中有 N個(gè)狀態(tài)，可以容納2N個(gè)電子。 ? 如果價(jià)帶是滿帶，這種晶體就是絕緣體或半導(dǎo)體，否則就是導(dǎo)體。由于原子內(nèi)層電子能級(jí)是充滿的，所以相應(yīng)內(nèi)層能帶也是滿帶，是不導(dǎo)電的。即 不滿的帶能導(dǎo)電 。 第 20 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 20 二、不滿能帶 無(wú)外場(chǎng)時(shí)，不滿能帶電子的分布是對(duì)稱(chēng)的，總電流為零，當(dāng)施加外電場(chǎng)經(jīng)時(shí)間 Δ t后波矢變化 Δ k ，破壞了電子在倒空間的對(duì)稱(chēng)分布，電子速度不再能全部成對(duì)抵消，如圖。 有電場(chǎng)后，満帶中電子的狀態(tài)隨時(shí)發(fā)生變化，但整體上的分布始終沒(méi)有變化，仍保持對(duì)稱(chēng)分布。 )2()( ankEkE xsxs ???満帶不導(dǎo)電的解釋?zhuān)? 能量具有倒格子的周期性， 圖中位于 π /a右方 Δ k范圍內(nèi)的狀態(tài)（現(xiàn)在是被電子占有的狀態(tài)），完全等價(jià)于－ π /a左方 Δ k范圍內(nèi)的狀態(tài)（現(xiàn)在是空態(tài)），因此兩圖的電子分布是完全等價(jià)的。 第 16 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 16 波矢為 kx和 kx的電子對(duì)電流的貢獻(xiàn)成對(duì)抵消 )2()()( xsxs kEkE ??這是因?yàn)? ? ? ? ?)3()()(1)(1)( xxxxsxxsxx kvkdkdEkdkdEkv ??????????因而總電流為零。 能帶理論的一大貢獻(xiàn)即成功地解釋了固體為何會(huì)具有極不相同的導(dǎo)電本領(lǐng)，有的表現(xiàn)為導(dǎo)體，有的表現(xiàn)為絕緣體和半導(dǎo)體。 金屬、半導(dǎo)體和絕緣體 Page 15 一、滿帶不導(dǎo)電 首先討論沒(méi)有外加電場(chǎng)的情形。 ? 有效質(zhì)量趨于無(wú)窮時(shí)，電子從外場(chǎng)中獲得的能量全部交給晶格，這時(shí)，電子的平均加速度這零。 在能帶底處 ： ),( 000?k 02 22???? ???szzyyxx Jammm?? ?? ?? ?212212212c os2c os2c os2xx xsy y yszz zsm k aaJm k aaJm k aaJ?????????第 13 頁(yè) 第五章 晶體中電子能帶理論 Page 13 在能帶頂處 ： ),( aaak ??? ???? 02 22????? ???szzyyxx Jammm?在能帶 ： ),( aaak 222 ??? ???? ?????zzyyxx mmm , 上面討論表明： 在帶底及帶頂 , m*=常數(shù) , 與自由粒子在實(shí)空間中的運(yùn)動(dòng)相似 . 隨著 E的增大（見(jiàn)第一布里淵區(qū)的約化能帶圖） , 能 帶展寬越大 , 也越大 , m* 就越小 . 此時(shí)電子越容易加速 , 共有化運(yùn)動(dòng)的特征越明顯。 緊束縛觀點(diǎn)：原子外層電子波函數(shù)交疊較多，能帶較寬，有
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