第七章 能量带 如果晶体是金属，绝缘体，牛导体，那么是由什么来决定的？ 固体的能带结构 自由电子模型一忽略电子与离子和其它电子的相互作用 失效： ⑧金属，牛导体和绝缘体之间的差别 ⑧正的Hal系数值. ⑧磁-输运. 能带结构一考虑相互作用 独立电子图象一在运动，数运方程里处理独立的载流子 1
1 第七章 能量带 如果晶体是 金属, 绝缘体,半导体,那么是由什么来决定的? 固体的能带结构 自由电子模型 – 忽略电子与离子和 其它电子的相互作用. 失效 : ⊗ 金属, 半导体 和 绝缘体之间的差别. ⊗ 正的Hall系数值. ⊗ 磁-输运 . ⊗ . 能带结构 – 考虑相互作用 独立电子图象 – 在运动,数运方程里处理独立的载流子
晶体是金属，绝缘体，或牛导体是由什么决定的？ 固体的能带结构 空态 空态 空态 满态 满态 满态 导电带 价带满/ 导电带空 部分占满 E。<kgT Eg>>keT 金属 牢导体 绝缘体一 传导电子是有效的 在高温或掺杂下，传导电 没有传导电子 子是有效的 2
2 晶体是金属, 绝缘体, 或 半导体 是由什么决定的? 固体的能带结构 满 态 空 态 导电 带 部分占满 满 态 空 态 Eg 价 带 满 / Eg<kBT 导电带 空 Eg>>kBT 空 态 满 态 Eg 金属 半导体 绝缘体 传导电子是有效的 在高温或掺杂下,传导电 子是有效的 没有传导电子 E
基本观点：推动原子聚集形成晶体 自由原子 分子 晶体 而 分立的能级 分裂的能级 能带的态 低能级保持分立并局域在原子周围.芯态 高能级分裂密集的能级构成能带，可以扩展到整个晶体，根据电子填充的 情况，分为价带和导带
3 基本观点 : 推动 原子聚集形成晶体 自由 原子 分子 晶体 分立的能级 分裂的能级 能带的态 低能级保持分立并局域在原子周围. 芯态 高能级分裂密集的能级构成能带,可以扩展到整个晶体,根据电子填充的 情况,分为价带和导带
箱体中自由导电电子 电子气-电子完全“摆脱原子核” 原子核消失一空的背景 理想晶体一势能随晶体的周期性变化 每个原子核周围的吸引势能。 4
4 箱体中自由导电电子 电子气 – 电子完全 “摆脱原子核” 原子核消失 – 空的背景 理想晶体 – 势能随晶体的周期性变化 每个原子核周围的吸引势能
近自由电子模型 -把离子的周期势加到自由电子 带电子 两个结果： (1)布洛赫定理-是薛定谔方程的形式解 Ψk()=uk(①exp依●i) 布洛赫波函数 平面波函数 由于周期势形成的周期函数 uk(T)=uk(I+T)=uk(T+uja+u2a2+u3a3) 实空间中的格矢 自由和束缚混合特征 自由：拓展到整个晶体 束缚：受离子芯相互作用的调制 (2)能隙-能带状态的开放间隙 5
5 近自由 电子模型 - 把离子的周期势加到自由 电子 带电子 两个结果 : (1) 布洛赫定理 –是薛定谔方程 的形式解 ψ )r( u )r( exp( ki r) k k r r r r = • 平面波函数 u )r( u r( )T u r( u a u a u a ) k k k 1 1 2 2 3 3 r r r r r r r = + = + + + 由于周期势形成的周期函数 实空间中的格矢 布洛赫波 函数 自由 和 束缚混合特征 自由 : 拓展到整个晶体 束缚 : 受离子芯相互作用的调制 (2) 能隙 – 能带状态的开放间隙