初學者看的固體能帶理論課件1第八章晶體的能帶結構前言物理學前言之一材料的性質大規模集成電路半導體激光器超導人工微結構從STM得到的硅晶體表面的原子結構圖第八章晶體的能帶結構2§81晶體的能帶電子共有化晶體具有大量分子、原子或離子有規則排列的點陣結構。電子受到周期性勢場的作用。按量子力學須解定態薛定格方程。§81晶體的能帶3解定態薛定格方程(略),可以得出兩點重要結論:1.電子的能量是分立的能級;2電子的運動有隧道效應。原子的外層電子(高能級),勢壘穿透概率較大,電子可以在整個晶體中運動,稱為共有化電子。原子的內層電子與原子核結合較緊,般不是共有化電子。解定態薛定格方程(略),4二,能帶(energyband)晶體中的電子能級有什么特點?量子力學計算表明,晶體中若有N個原子,由于各原子間的相互作用,對應于原來孤立原子的每一個能級在晶體中變成了N條靠得很近的能級,稱為能帶。二,能帶(energyband)5能帶能級△E能帶的寬度記作△E,數量級為△E~ev。若N-1023,則能帶中兩能級的間距約1023eV。一般規律:1.越是外層電子,能帶越寬,△E越大。2.點陣間距越小,能帶越寬,△E越大。3.兩個能帶有可能重疊。能帶6E2P2S離子間距能帶重疊示意圖E7能帶中電子的排布晶體中的一個電子只能處在某個能帶中的某一能級上。排布原則:1.服從泡里不相容原理(費米子)2.服從能量最小原理設孤立原子的一個能級En,它最多能容納2(2l+1)個電子。這一能級分裂成由N條能級組成的能帶后,能帶最多能容納2N(2l+1)個電子。能帶中電子的排布82N(2l+1)例如,1s、2s能帶,最多容納2N個電子。2p、3p能帶,最多容納6N個電子。電子排布時,應從最低的能級排起。有關能帶被占據情況的幾個名詞1.滿帶(排滿電子)2.價帶(能帶中一部分能級排滿電子)亦稱導帶3.空帶(未排電子)一亦稱導帶4.禁帶(不能排電子)2N(2l+1)9§8.2(補充)布洛赫定理k空間布洛赫定理個在周期場中運動的電子的波函數應具有哪些基本特點?在量子力學建立以后,布洛赫(F.Bloch)和布里淵(Brillouin)等人就致力于研究周期場中電子的運動問題。他們的工作為晶體中電子的能帶理論奠定了基礎。布洛赫定理指出了在周期場中運動的電子波函數的特點。§8.2(補充)布洛赫定理k空間10初學者看的固體能帶理論課件11初學者看的固體能帶理論課件12初學者看的固體能帶理論課件13初學者看的固體能帶理論課件14初學者看的固體能帶理論課件15初學者看的固體能帶理論課件16初學者看的固體能帶理論課件17初學者看的固體能帶理論課件18初學者看的固體能帶理論課件19初學者看的固體能帶理論課件20初學者看的固體能帶理論課件21初學者看的固體能帶理論課件22初學者看的固體能帶理論課件23初學者看的固體能帶理論課件24初學者看的固體能帶理論課件25初學者看的固體能帶理論課件26初學者看的固體能帶理論課件27初學者看的固體能帶理論課件28初學者看的固體能帶理論課件29初學者看的固體能帶理論課件30初學者看的固體能帶理論課件31初學者看的固體能帶理論課件32初學者看的固體能帶理論課件33初學者看的固體能帶理論課件34初學者看的固