固體物理課件：第五章 第二節_第1頁
固體物理課件：第五章 第二節_第2頁
固體物理課件：第五章 第二節_第3頁
固體物理課件：第五章 第二節_第4頁
固體物理課件：第五章 第二節_第5頁
已閱讀5頁，還剩17頁未讀， 繼續免費閱讀

下載本文檔

版權說明：本文檔由用戶提供并上傳，收益歸屬內容提供方，若內容存在侵權，請進行舉報或認領

文檔簡介

固體物理學周健2012.5.32011-2012學年第二學期第五章金屬電子論§5.2金屬的費米面費米面是與金屬中傳導電子動力學性質有關的一個數學結構，它被定義為在k空間能量為常數EF的曲面。在絕對零度下，費米面就是電子占據態與未占據態的分界面。布洛赫電子的動力學性質強烈地依賴于等能面的形狀，弱場下，只有費米面附近能態占據狀況發生變化，因此費米面的概念給金屬的主要物理性質提供了精確的解釋。對于絕緣體和非簡并半導體，費米面正好處于能隙中，嚴格地講，能隙里沒有電子的允許態，因此費米面的概念就失去了意義。處理絕緣體和半導體，通常不用費米面，而用導帶底或者價帶頂附近的等能面。因此，金屬也可以被定義為“具有費米面的固體”。一、金屬費米面的構造、哈里森構圖法自由電子氣模型中，不考慮點陣周期性，費米面是k空間的球面，在絕對零度，球的半徑：

通常稱為費米波數，依賴于電子的濃度。而實際金屬，受到點陣周期勢的影響，費米面的形狀可能很復雜。贗勢方法證明，近自由電子近似是一個很好的近似，電子的行為十分接近自由電子。是否可以從自由電子的費米面過渡到近自由電子的費米面？哈里森提出的構圖法使得我們可以不通過理論計算，十分有效地區構造許多簡單金屬費米面的素描。注意到下列事實：1.電子與點陣的互作用在布里淵區邊界產生能隙，形成能帶結果，能譜E(k)是倒點陣的周期函數。2.點陣周期勢幾乎總使等能面垂直于布里淵區邊界，使得等能面上的尖銳角圓滑化。3.費米面所包圍的總體積僅僅依賴于電子的濃度，而不依賴于周期勢的細節畫出二維正方點陣的布里淵區，以第一布里淵區中心為原點，畫出以kF為半徑的圓。第一布里淵區被電子填滿，無費米面，第二、三、四布里淵區中，屬于同一布里淵區的費米面彼此分離。這是自由電子的擴展能區圖示。應用約化能區圖式，這種分離能夠彌合。在周期能區圖式中，第三和第四的費米面都是閉合的。哈里森給出了一種更直接的方式以每一個倒結點為圓心，以費米波數為半徑做圓，在k空間處于至少一個球內的任一點相應于第一布里淵區內的一個被占據態，同時處于至少兩個球內的一些點相應于地兒布里淵區中被占據的態。。。。真實金屬電子，由于周期勢作用，在布里淵區存在能隙，使得費米面畸變，費米面垂直于布里淵區界面，使得尖角圓滑化，很容易由自由電子的費米面得到近自由電子的費米面。二、實際金屬的費米面1.堿金屬堿金屬具有bcc結構，每個元胞有一個價電子。費米面完全包含在第一布里淵區內，是稍微形變的球。2.堿土金屬堿土金屬具有fcc結構，每個元胞有兩個個價電子。自由電子費米球的體積延展到第一布里淵區外。3.三價金屬三價金屬如Al，具有fcc結構，三個價電子，自由電子的費米球延展到第一布里淵區外，第三、四布里淵區的費米球變得支離破碎。4.貴金屬貴金屬，如銅，具有fcc結構，每個初基元胞有一個4s電子。費米面初看起來是一個球，但其實銅的費

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明，都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等，如果需要附件，請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙，網頁內容里面會有圖紙預覽，若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間，僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理，對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯，并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容，請與我們聯系，我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論