3.1.2a-SiH的电子态和能带模型 1957年，Anderson定域化理论。 60年代，Mott-CFO能带模型。 1977年，Mott,Anderson获诺贝尔奖。 非晶材料的能带一Mot模型 SIR NEVILL F.MOTT (1905-1996) 1977 Nobel Laureate in Physics for their fundamental theoretical investigations of the electronic structure of magnetic and disordered systems
SIR NEVILL F. MOTT (1905-1996) 1977 Nobel Laureate in Physics for their fundamental theoretical investigations of the electronic structure of magnetic and disordered systems. 非晶材料的能带——Mott模型 1957年，Anderson 定域化理论。 60年代，Mott-CFO 能带模型。 1977年，Mott，Anderson 获诺贝尔奖。 3.1.2 α-Si:H的电子态和能带模型
1.无序体系中电子态的定域化 在理想周期势场中，叠加无规势场V。,安德森提出了一个区分扩展态和定域 态的定义：假设一个电子在t=0时处在格点处的某个态中，由于第二项微扰 的作用，电子的波函数随时间变化。如t→∞时在原来状态找到电子的几率为 零，表明电子已扩散走了，就是扩展态；如果t→∞时几率为有限值，就是定 域态。 能量 晶态 V。一无序势 B=2ZI VB大到一定程 态密度 能量 度→定域化 V0:无规势场围绕平均值的变化 非晶态 B:能带宽度 态密度
• 在理想周期势场中，叠加无规势场V0，安德森提出了一个区分扩展态和定域 态的定义：假设一个电子在t=0时处在n格点处的某个态中，由于第二项微扰 的作用，电子的波函数随时间变化。如t→∞时在原来状态找到电子的几率为 零，表明电子已扩散走了，就是扩展态；如果t→∞时几率为有限值，就是定 域态。 V0:无规势场围绕平均值的变化 B：能带宽度 1．无序体系中电子态的定域化
2.迁移率边的概念 随着无序程度的增加，定域态与扩展态的交界处向能带中部移动，两个交界处会 相互接近，最后相遇于能带中部，整个能带中的态都变为定域态。 它们之间有一分界处，如图中的Ec和Ey，这个分界处称为迁移率边。莫 脱认为在分界处E。和E存在有迁移率的突变 存在一个确定的能量Ec(Ev) 扩展态 迁移率边 ExE 局域态 E<E 电子态是扩展态： E,<E<E。电子态是定域态。 Ev Ec 能量
2. 迁移率边的概念 随着无序程度的增加，定域态与扩展态的交界处向能带中部移动，两个交界处会 相互接近，最后相遇于能带中部，整个能带中的态都变为定域态。 它们之间有一分界处，如图中的 EC 和 EV ，这个分界处称为迁移率边。莫 脱认为在分界处 EC 和 EV 存在有迁移率的突变 态 密 度 能量 局域态 扩展态 迁移率边
3.a-Si:H能带形成模型 反键态 E 1 --ED)受主能级 悬挂键 4-----Ea(D) 壮 施主能级 成键构型 成键态 单个硅原子 成键硅原子 非晶硅固体
3. α-Si:H能带形成模型 受主能级 施主能级
价带迁移率边 导带迁移率边 1022 4.a-Si:H的态密度分布 迁移率带隙 1021 价带尾 导带尾 尾态 10201 1019 1018 深隙态 扩展态 1017 1016 1015 1014 Ev: 扩展态 0.0 0.20.40.60.81.01.21.41.61.8 能量(Er-Ev)(eV) (1)每个原子的价键要求被满足，保持了与晶态同样的共价键数，形成基本的能带。 (2)由于键长和键角的涨落，形成定域态带尾。带尾定域态的能量范围较窄 带尾状态与较弱的Si-Si键有关 (3)在定域态带尾与扩展态之间存在明显的分界限，即迁移率边E。和Ey。存在迁移率带隙 (4)由于悬挂键造成带隙中间的状态一一带隙态 有两种状态：受主能级高于施主能级 (5)若N（EF)较高，E被钉扎。 非晶体中存在扩展态（导带和价带）、局域态（导带尾和价带尾）以及带隙态
（1）每个原子的价键要求被满足，保持了与晶态同样的共价键数，形成基本的能带。 （2）由于键长和键角的涨落，形成定域态带尾。带尾定域态的能量范围较窄 （3）在定域态带尾与扩展态之间存在明显的分界限，即迁移率边EC和EV。存在迁移率带隙 （4）由于悬挂键造成带隙中间的状态——带隙态 （5）若N（EF）较高， EF被钉扎。 带尾状态与较弱的Si-Si键有关 非晶体中存在扩展态（导带和价带）、局域态（导带尾和价带尾）以及带隙态。 有两种状态：受主能级高于施主能级 4. α-Si:H的态密度分布 能量(EF-Ev)(eV) 深隙态 尾 态 价带尾 导带尾 迁移率带隙 价带迁移率边 导带迁移率边 扩展态 扩展态 DOS(cm-3eV-1)